yatno - repository.umsu.ac.id

134
TUGAS AKHIR STUDI PEMANFAATAN LIMBAH PADAT KELAPA SAWIT SEBAGAI BAHAN BAKAR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP GUNA MEMENUHI KEBUTUHAN ENERGI LISTRIK PADA PROSES PENGOLAHAN KELAPA SAWIT DI (PKS) PTPN IV UNIT USAHA ADOLINA Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan melengkapi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T) Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara Oleh : YATNO 1107220056 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERA UTARA MEDAN 2016

Upload: others

Post on 01-Oct-2021

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: YATNO - repository.umsu.ac.id

TUGAS AKHIR

STUDI PEMANFAATAN LIMBAH PADAT KELAPA SAWIT SEBAGAI BAHAN

BAKAR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP GUNA MEMENUHI

KEBUTUHAN ENERGI LISTRIK PADA PROSES PENGOLAHAN KELAPA

SAWIT DI (PKS) PTPN IV UNIT USAHA ADOLINA

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan melengkapi persyaratan untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T) Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara

Oleh :

YATNO

1107220056

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

Page 2: YATNO - repository.umsu.ac.id

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Yatno

NPM : 1107220056

Tempat, Tgl Lahir : Aek Tinga, 05 Februari 1993

Program Studi : Teknik Elektro

Menyatakan dengan sesunggunya dan sejujurnya, bahwa laporan tugas

akhir (skripsi) saya yang berjudul:

“Studi Pemanfaatan Limbah Padat Kelapa Sawit Sebagai Bahan Pembangkit

Tenaga Uap Guna Memenuhi Kebutuhan Energi Listrik Pada Proses

Pengolahan Kelapa Sawit Di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina”

Bukan merupakan plagiarisme, pencurian hasil karya milik orang lain,

hasil kerja orang lain untuk kepentingan saya karena berhubungan material

maupun non material, ataupun segala kemungkinan lain, yang pada hakekatnya

bukan merupakan karya tulis Tugas Akhir saya secara orisinil dan otentik.

Bila kemudian hari diduga kuat ada ketidaksesuaian antara fakta dengan

kenyataan ini, saya bersedia diproses oleh tim Fakultas yang dibentuk untuk

melakukan verifikasi, dengan sanksi terberat berupa pembatalan

kelulusan/kesarjanaan saya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan kesadaran sendiri dan

tidak atas tekanan atau paksaan dari pihak manapun, demi integritas Akademik di

Program Studi Elektro, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera

Utara.

Medan, Maret 2016

Saya yang menyatakan

Yatno

Page 3: YATNO - repository.umsu.ac.id

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

STUDI PEMANFAATAN LIMBAH PADAT KELAPA SAWIT SEBAGAI

BAHAN BAKAR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP GUNA MEMENUHI

KEBUTUHAN ENERGI LISTRIK PADA PROSES PENGOLAHAN KELAPA

SAWIT DI (PKS) PTPN IV UNIT USAHA ADOLINA

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan melengkapi persyaratan untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T) Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara

Telah Diuji dan Disidangkan Pada Tanggal:

22 Maret 2016

Oleh:

YATNO

1107220056

Disetujui Oleh:

Pembimbing –I Pembimbing –II

Rohana, S.T, M.T Muhammad Syafril, S.T, M.T

Penguji –I Penguji -II

Ir. Hermansyah Alam, M.T Solly Ariza, S.T, M.Eng

Diketahui Oleh :

Program Studi Teknik Elektro

Ketua

Rohana, S.T, M.T

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

Page 4: YATNO - repository.umsu.ac.id

i

ABSTRAK

Pemanfaatan limbah padat kelapa sawit sebagai bahan bakar boiler

merupakan sebuah pilihan dalam usaha penanggulangan limbah di pabrik kelapa

sawit. Salah – satu yang menjadi hal utama dari pemanfaatan tersebut adalah guna

terwujudnya kebutuhan energi listrik untuk proses pembangkitan daya listrik oleh

pembangkit. (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina adalah perusahaan yang

bergerak dibidang argoindustri pengolahan kelapa sawit menjadi CPO (Crude

Palm Oil), memiliki sistem pembangkit tenaga listrik sendiri (PLTU) dengan

kapasitas total daya listrik terpasang sebesar 1480 kW. Penelitian ini bertujuan

untuk melakukan studi pemanfaatan limbah padat kelapa sawit sebagai bahan

bakar boiler (PLTU) guna memenuhi kebutuhan energi listrik pada proses

pengolahan kelapa sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina. Setelah

melakukan kajian dengan pengamatan analisa data di lapangan, diketahui potensi

jumlah bahan bakar (cangkang dan serabut) sebesar 6000 kg/jam dan perhitungan

kebutuhan bahan bakar boiler diketahui sebesar 5402,12 kg/jam, sedangkan

turbin-generator menghasilkan energi listrik sebesar 974 kWh dan kebutuhan

energi listrik untuk proses pengolahan kelapa sawit sebesar 651,14 kWh. Dari

hasil analisa data tersebut, maka penelitian ini menyimpulkan bahwa pemanfaatan

limbah padat kelapa sawit (cangkang dan serabut) menjadi bahan bakar boiler

(PLTU) dapat menghasilkan energi listrik yang mampu mencukupi kebutuhan

energi listrik pada proses pengolahan kelapa sawit.

Kata Kunci : Limbah Padat, Boiler, Energi Listrik, Pembangkit

ABSTRACT

Utilization of solid waste palm oil as fuel for the boiler is an option in

the waste management business in palm oil mills. One of that became the main

point of such utilization is in order to realize the electrical energy requirements

for the process of power generation by generation. (PKS) PTPN IV Adolina

Business Unit is a company engaged in oil palm processing argoindustri into

CPO (Crude Palm Oil), has its own power generation system (power plant) with a

total capacity of installed electric power of 1480 kW. This research aims to study

the use of palm oil as a solid waste fuel boiler (power plant) in order to meet the

needs of electrical energy in the process of crude palm oil (PKS) PTPN IV

Adolina Business Unit. After conducting a study with the observation data

analysis in the field, known to the potential amount of fuel (shells and fibers) of

6000 kg/hour and calculation of boiler fuel needs are known by 5402.12 kg/hour,

while the turbine-generator to produce electrical energy for 974 kWh and the

electrical energy requirements for the processing of palm oil at 651.14 kWh.

From the analysis of these data, the study concluded that the use of palm oil solid

waste (shells and fibers) into fuel boilers (power plant) can produce electrical

energy that is able to meet the electricity needs in the processing of palm oil.

Keywords: Solid Waste, Boilers, Energy, Power

Page 5: YATNO - repository.umsu.ac.id

ii

KATA PENGANTAR

ب

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur kehadirat ALLAH.SWT atas rahmat dan karunianya yang

telah menjadikan kita sebagai manusia yang beriman dan insya ALLAH berguna

bagi semesta alam. Shalawat berangkaikan salam kita panjatkan kepada junjungan

kita Nabi besar Muhammad SAW yang mana beliau adalah suri tauladan bagi kita

semua dan telah membawa kita dari zaman kebodohan menuju zaman yan penuh

dengan ilmu pengetahuan.

Tulisan ini dibuat sebagai tugas akhir untuk memenuhi syarat dalam

meraih gelar kesarjanaan pada Fakultas Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Sumatera Utara. Adapun judul tugas akhir ini adalah “ Studi

Pemanfaatan Limbah Padat Kelapa Sawit Sebagai Bahan Bakar Pembangkit

Listrik Tenaga Uap Guna Memenuhi Kebutuhan Energi Listrik Pada Proses

Pengolahan Kelapa Sawit Di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina ”.

Selesainya penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan

bimbingan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis menyampaikan rasa terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ayahanda Sakuan dan Ibunda Suparni , yang dengan cinta kasih & sayang

setulus jiwa mengasuh, mendidik dan membimbing dengan segenap ketulusan

hati tanpa mengenal kata lelah, penulis juga mengucapkan terimah kasih

kepada abang saya Liono S.Pd dan Adik saya , Nashiruddin Mathumona,

Page 6: YATNO - repository.umsu.ac.id

iii

Nur Ilmiana, Dio Kurniawan, dan Hayatul Husna, serta segenap keluarga yang

telah memberikan do’a dan dukungan kepada penulis sampai saat ini

2. Bapak Rahmatullah, ST., MSc. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Sumatera Utara.

3. Ibu Rohana, ST., MT, Selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro Di

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara Sekaligus

sebagai Pembimbing I yang telah banyak memberikan nasihat, bimbingan,

dorongan, dan pengarahan kepada Penulis sehingga dapat menyelesaikan

tugas akhir ini

4. Bapak Zulfikar, ST., MT, selaku Sekretaris Program Studi Teknik Elektro Di

Fakultas Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara.

5. Bapak Muhammad Syafril, ST., MT, selaku pembimbing II yang telah

memberi wawasan dan arahan yang membangun pada penyusunan tugas akhir

ini.

6. Segenap Bapak & Ibu dosen serta pegawai di Fakultas Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara.

7. Manajer Unit (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina, Bapak Wilson Siahaan,

yang telah memberikan izin melakukan penelitian di pabrik tersebut, serta staf

dan karyawan yang dengan senang hati membantu penulis dalam

melaksanakan penelitian hingga selesainya tugas akhir ini.

8. Sahabat-sahabat terbaikku, Dedi Andika, Julpan Harahap, Riki Syaputra, Dian

Prasetyo, dan Busthomil Arifin Hasibuan yang selalu memberikan do’a,

dukungan, serta motivasi terbaik mereka kepada penulis.

Page 7: YATNO - repository.umsu.ac.id

iv

9. Segenap teman-teman sejawat dan seperjuangan Fakultas Teknik, khususnya

Fakultas Teknik Elektro angkatan 2011 (Kelas A3 Malam) yang selalu

memberi dukungan dan motivasi kepada penulis.

Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam menyelasaikan skripsi

ini, namun penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna,

hal ini di sebabkan keterbatasan kemampuan penulis. Oleh karena itu penulis

sangat mengharapkan kritik & saran yang membangun dari segenap pihak untuk

memperbaiki skripsi ini

Akhir kata penulis mengharapkan semoga skripsi ini dapat menambah dan

memperkaya lembar khazanah pengetahuan bagi para pembaca sekalian dan

khusunya bagi penulis sendiri. Sebelum dan sesudahnya penulis mengucapkan

terima kasih.

Medan, Maret 2016

Penulis

Yatno

Page 8: YATNO - repository.umsu.ac.id

v

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ................................................................................................ i

KATA PENGANTAR .............................................................................. ii

DAFTAR ISI ............................................................................................. v

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ viii

DAFTAR TABEL ..................................................................................... x

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................ 3

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................. 3

1.4 Batas Permasalahan ......................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................... 4

1.6 Metode Penelitian ............................................................ 5

1.7 Sistematika Penulisan ...................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka Relevan ............................................... 8

2.2 Tanaman Kelapa Sawit .................................................... 9

2.3 Perkembangan Tanaman Kelapa Sawit ........................... 13

2.4 Limbah Kelapa Sawit ...................................................... 15

2.4.1 Limbah Padat Kelapa Sawit (LPKS) ..................... 16

2.4.2 Limbah Cair Kelapa Sawit (LCKS) ...................... 19

Page 9: YATNO - repository.umsu.ac.id

vi

2.5 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) ........................ 21

2.5.1 Komponen Utama PLTU ...................................... 21

2.5.2 Prinsip Kerja PLTU .............................................. 28

2.5.3 Bahan Bakar PLTU ............................................... 30

2.6 Ketel Uap (Boiler) Pada Pabrik Kelapa Sawit ................. 31

2.6.1 Bagian Utama Pada Boiler .................................... 33

2.6.2 Bahan Bakar Ketel Uap (Boiler) ........................... 38

2.7 Proses Konversi Energi Limbah Padat Kelapa Sawit ...... 40

2.8 Kelistrikan Pabrik Kelapa Sawit ...................................... 42

2.9 Proses Pengolahan Kelapa Sawit (PKS) PTPN IV Unit

Usaha Adolina ................................................................. 47

2.9.1 Stasiun Penimbangan (Weight Bridge) .................. 49

2.9.2 Stasiun Penerimaan Buah(Fruit Reception Station) 50

2.9.3 Stasiun Perebusan (Sterilizer Station) ................... 52

2.9.4 Stasiun Penebahan (Threshing Station) ................. 56

2.9.5 Stasiun Kempa (Pressing Station) ......................... 57

2.9.6 Stasiun Pemurnian Minyak (Clarification Station) 59

2.9.7 Stasiun Pengolahan Biji (Nut Plant Station) ......... 61

2.10 Sarana Pendukung Pengolahan Kelapa Sawit (PKS)

PTPN IV Unit Usaha Adolina ......................................... 64

2.10.1 Penyediaan Energi ............................................... 64

2.10.1.1 Stasiun Ketel Uap (Boiler) ................... 64

2.10.1.2 Stasiun Kamar Mesin (Power House) .. 66

2.10.2 Penyediaan Air .................................................... 69

2.10.2.1 Stasiun Water Ttreatment ..................... 70

Page 10: YATNO - repository.umsu.ac.id

vii

2.10.2.2 Stasiun Demin Plant ............................. 71

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu Dan Tempat Penelitian .......................................... 72

3.2 Metode Pengambilan Data ................................................ 72

3.3 Sumber Data ...................................................................... 73

3.4 Data Penelitian .................................................................. 73

3.4.1 Data Komposisi Bahan Bakar Biomassa ................ 74

3.4.2 Data Rendamen Terhadap TBS .............................. 75

3.4.3 Data Harga Bahan Bakar ........................................ 75

3.4.4 Data Pembangkit Tenaga Listrik ............................ 76

3.4.5 Data Output Listrik Turbin Uap ............................. 77

3.4.6 Data Hasil Pengamatan Panel Listrik Utama ......... 77

3.5 Flowchart .......................................................................... 78

BAB IV ANALISA DAN HASIL PEMBAHASAN

4.1 Analisa Pemanfaatan Limbah Padat Kelapa Sawit

Sebagai Bahan Bakar Boiler ............................................. 81

4.2 Analisa Kebutuhan Energi Listrik Pada Proses

Pengolahan Kelapa Sawit .................................................. 88

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ....................................................................... 96

5.2 Saran .................................................................................. 96

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Page 11: YATNO - repository.umsu.ac.id

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Tanaman Pohon Kelapa Sawit Beserta Buahnya .............. 10

Gambar 2.2 Jenis Buah Kelapa Sawit ................................................... 11

Gambar 2.3 Minyak Kelapa Sawit Mentah (CPO) Berwarna

Kemerahan Karena Kandungan Beta Karoten .................. 12

Gambar 2.4 Minyak Inti Kelapa Sawit (CPKO) Bewarna Lebih

Terang Karena Tidak Mengandung Beta Karoten ............ 13

Gambar 2.5 Limbah Padat Kelapa Sawit (a) Tandan Buah Kosong, (b)

Cangkang, dan (c) Serabut ................................................ 19

Gambar 2.6 Kolam Penampungan Limbah Cair Kelapa Sawit ............ 20

Gambar 2.7 Pohon Industri Pemanfaatan Limbah Padat Kelapa Sawit 20

Gambar 2.8 Prinsip Kerja Kondensor Pada PLTU ............................... 22

Gambar 2.9 Boiler Pipa Api .................................................................. 26

Gambar 2.10 Boiler Pipa Air .................................................................. 26

Gambar 2.11 Blok Komponen Utama PLTU .......................................... 27

Gambar 2.12 Prinsip Kerja PLTU .......................................................... 29

Gambar 2.13 Boiler dan Sirkulasi Air Pada Pipa Ketel Uap Yang

Digunakan Pabrik Kelapa sawit ........................................ 33

Gambar 2.14 Cangkang dan Serabut Kelapa Sawit ................................ 40

Gambar 2.15 Proses Konversi Limbah Padat Kelapa Sawit Menjadi

Energi Listrik dan Energi Uap Panas (Kalor) ................... 41

Gambar 2.16 Stasiun Penimbangan (Weight Bridge) ............................. 50

Gambar 2.17 Stasiun Penerimaan Buah (Loading Ramp) ...................... 52

Gambar 2.18 Grafik Perebusan Tiga Puncak .......................................... 54

Page 12: YATNO - repository.umsu.ac.id

ix

Gambar 2.19 Stasiun Perebusan (Sterilizer) ........................................... 55

Gambar 2.20 Stasiun Penebah Buah (Threshing Station) ....................... 57

Gambar 2.21 Stasiun Kempa (Pressing Station) .................................... 59

Gambar 2.22 Stasiun Pemurnian Minyak (Clarification Station) .......... 61

Gambar 2.23 Stasiun Pengolahn Biji (Nut Plant Station) ....................... 62

Gambar 2.24 Alur Proses dan Material Balance Pengolahan Kelapa

Sawit (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina ...................... 63

Gambar 2.25 Bagan Alir Penggunaan Uap ............................................. 65

Gambar 2.26 Ruang Bahan Bakar Boiler Pada Stasiun Ketel Uap ......... 65

Gambar 2.27 Turbin Uap No. 2 Berkapasitas 1000 kVA ....................... 66

Gambar 2.28 Genset (Diesel-Generator) Berkapasitas 500 kVa dan 250

kVA ................................................................................... 67

Gambar 2.29 Panel Kontrol Utama Pada Kamar Mesin ......................... 68

Gambar 2.30 Back Presseur Vessel (BPV) ............................................. 69

Gambar 2.31 Fasilitas Pada Stasiun Demint Plant ................................. 71

Gambar 3.1 Flowchart Penyusunan Tugas Akhir .................................. 79

Gambar 3.2 Flowchart Langkah Penelitian ........................................... 80

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Ketersediaan Bahan Bakar

Terhadap Kebutuhan Bahan Bakar Boiler ........................ 86

Gambar 4.2 Proses Pengambilan Cangkang dan Serabut Pada Buah

Kelapa Sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina … 88

Gambar 4.3 Grafik Kebutuhan Energi Listrik Pada Proses Pengolahan

Kelapa Sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina ...... 93

Page 13: YATNO - repository.umsu.ac.id

x

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Luas Areal Tanaman dan Produksi Kelapa Sawit Provinsi

Sumatera Utara Pengelolaan Tahun 2008 – 2012 ................ 14

Tabel 2.2 Luas Areal dan Produksi Kelapa Sawit Menurut Status

Pengusahaan di Sumatera Utara Pengelolaan 2013 - 2015 .. 15

Tabel 3.1 Nilai Kalor Komponen Bahan Bakar (Blommendal) ............ 74

Tabel 3.2 Komposisi Kandungan Bahan Bakar .................................... 74

Tabel 3.3 Jumlah Nilai Komposisi Kandungan Bahan Bakar .............. 75

Tabel 3.4 Rendamen Terhadap TBS (Material Balance) ..................... 75

Tabel 3.5 Harga Bahan Bakar Solar, Cangkang, dan Serabut .............. 76

Tabel 3.6 Spesifikasi Mesin Pembangkit Tenaga Listrik ..................... 76

Tabel 3.7 Output Daya Listrik Turbin Uap No. 2 ................................. 77

Tabel 3.8 Output Daya Listrik Turbin Uap No. 3 ................................. 77

Tabel 3.9 Tegangan, Cos φ, dan Arus Listrik Terukur Pada Panel

Listrik Utama ........................................................................ 78

Tabel 4.1 Jumlah Potensi Produksi LPKS Berdasarkan Kapasitas

Pengolahan Pabrik 30 Ton TBS/jam .................................... 83

Tabel 4.2 Kebutuhan Bahan Bakar Boiler ............................................ 85

Tabel 4.3 Perbandingan Ketersediaan Bahan Bakar Terhadap

Kebutuhan Bahan Bakar Boiler ............................................ 85

Tabel 4.4 Daya Listrik Terukur Pada Panel Listrik Utama .................. 91

Tabel 4.5 Persentase Kebutuhan Energi Listrik Terhadap Jumlah

Kegiatan Pada Setiap Kegiatan Proses Pengolahan Kelapa

Sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina ..................... 92

Tabel 4.6 Output Listrik Turbin Uap No.2 dan Turbin Uap No. 3 ....... 93

Page 14: YATNO - repository.umsu.ac.id

xi

Tabel 4.7 Perbandingan Kebutuhan Energi Listrik Terhadap Output

Listrik Turbin Uap ................................................................ 94

Page 15: YATNO - repository.umsu.ac.id

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Potensi Perkebunan Kelapa Sawit PTPN IV Kebun Adolina

Lampiran 2 Perhitungan Pengolahan Data

Lampiran 3 Perhitungan Penentuan Nilai Kalor Bahan Bakar Biomassa

Cangkang Dan Serabut Kelapa Sawit

Lampiran 4 Unit Pembangkit Listrik (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

Lampiran 5 Alur Proses dan Material Balance Proses Pengolahan Kelapa Sawit

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

Lampiran 6 Flowsheet Proses Produksi di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

Lampiran 7 Lokasi/Tempat Penelitian

Page 16: YATNO - repository.umsu.ac.id

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kelapa sawit merupakan salah satu komoditi perkebunan yang cukup

populer di masyarakat, karena menjanjikan keuntungan yang cukup besar serta

biaya berkebun kelapa sawit lebih murah dan tidak rumit. Hampir di sebagian

wilayah Indonesia terdapat lahan pertanian kelapa sawit, karena dapat tumbuh

dengan baik di dataran tinggi maupun dataran rendah dan merupakan salah-satu

tanaman penghasil minyak nabati. Berdasarkan buku statistik komoditas kelapa

sawit terbitan Ditjen Perkebunan, pada tahun 2014 luas areal kelapa sawit

mencapai 10,9 juta Ha dengan produksi 29,3 juta ton CPO. Ini menunjukkan

tanaman kelapa sawit di Indonesia berdampak pada tingginya limbah yang

dihasilkan terutama limbah padat atau cair kelapa sawit.

Dalam memenuhi energi listrik, pabrik kelapa sawit harus mampu

menyediakan beberapa hal penting untuk menghasilkan energi listrik tersebut.

Dalam hal ini, ketersediaannya bahan bakar menjadi hal utama guna terwujudnya

kebutuhan energi listrik untuk proses pembangkitan daya listrik oleh pembangkit.

Namun pabrik pengolahan kelapa sawit pada suatu waktu akan menghadapi

masalah yang berhubungan dengan kekurangan bahan bakar dalam kariernya

(Effendi Lubis, 1987). Tentunya hal ini merupakan masalah yang serius, karena

tanpa bahan bakar, pabrik tidak dapat menghasilkan uap dan tanpa uap

pengolahan tidak dapat dilaksanakan. Kurang tersedianya uap dalam jumlah yang

cukup, dapat menimbulkan serangkaian reaksi yang akan mempengaruhi mutu

dan jumlah produksi yang dihasilkan pabrik.

Page 17: YATNO - repository.umsu.ac.id

2

Untuk ketersedian bahan bakar, (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

mempunyai kapasitas produksi 30 ton TBS/jam. Bahan bakar yang dihasilkan

limbah padat kelapa sawit (LPKS) berupa cangkang dan serabut yang diperoleh

dari hasil pembuangan pengolahan tandan buah segar (TBS) dan

memanfaatkannya menjadi bahan bakar utama pada boiler untuk menghasilkan

uap yang akan menggerakkan turbin uap dan menghasilkan daya listrik guna

didistribusikan melalui instalasi listrik ke pabrik untuk proses pengolahan. Ini

bertujuan untuk menekan biaya operasional pabrik dan mengurangi pencemaran

lingkungan di areal pabrik maupun sekitarnya. Konsumsi bahan bakar boiler

sebesar 25% cangkang dan 75% serabut atau pemakaiannya 1 : 3.

Dalam proses pengolahan kelapa sawit, terjadi beberapa tahapan proses

yang memerlukan masukan-masukan energi. Untuk memenuhi kebutuhan energi

tersebut dibutuhkan generator sebagai pembangkit tenaga listrik. Pada (PKS)

PTPN IV Unit Usaha Adolina ini mengolah bahan baku kelapa sawit menjadi

minyak mentah sawit (CPO). Untuk mengolah kelapa sawit tersebut

menggunakan boiler sebagai pembangkit listrik tenaga uap (Generator), boiler

merupakan suatu peralatan yang dioperasikan agar memproduksi uap panas yang

kemudian dapat digunakan sebagai tenaga penggerak, alat pemanas, pembersih,

penguap cairan dan kegunaan lainnya, uap jenuh yang dihasilkan difungsikan

untuk memutar sudu-sudu turbin yang dapat menghasilkan daya listrik, daya

listrik yang dihasilkan di simpan dalam panel induk untuk dapat didistribusikan

pada panel distribusi. Dalam proses pengolahan kelapa sawit (PKS) PTPN IV

Unit Usaha Adolina dibutuhkan energi listrik sebesar 651,14 kWh, sedangkan

energi listrik yang dihasilkan oleh setiap turbin uap tidak selamanya mencukupi

Page 18: YATNO - repository.umsu.ac.id

3

dalam pengolahan kelapa sawit. Kekurangan energi listrik dikarenakan produksi

uap dari boiler tidak stabil (kurang) yang menyebabkan tidak dapat memutar

turbin uap dua unit sekaligus. Untuk memenuhi kebutuhan energi listrik, maka

daya disuplai dari genset dan listirk PLN.

Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai

jumlah potensi pemanfaatan limbah padat kelapa sawit sebagai bahan boiler guna

memenuhi kebutuhan energi listrik pada proses pengolahan kelapa sawit di (PKS)

PTPN IV Unit Usaha Adolina.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah dalam tugas akhir ini

adalah sebagai berikut:

1. Berapakah jumlah potensi limbah padat kelapa sawit di (PKS) PTPN IV

Unit Usaha Adolina yang dapat dioptimalkan sebagai bahan bakar boiler

pada pembangkit tenaga listrik uap ?

2. Berapakah konsumsi energi listrik pada proses pengolahan kelapa sawit di

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina ?

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Menganalisa jumlah potensi pemanfaatan limbah padat kelapa sawit

sebagai bahan bakar boiler pada pembangkit tenaga listrik uap di (PKS)

PTPN IV Unit Usaha Adolina.

Page 19: YATNO - repository.umsu.ac.id

4

2. Menganalisa kebutuhan energi listrik pada proses pengolahan kelapa sawit

di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina.

1.4 Batas Permasalahan

Untuk mendapatkan hasil pembahasan yang maksimal, maka penulis perlu

membatasi masalah yang akan dibahas. Adapun batas permasalahan adalah:

1. Tugas akhir ini hanya membahas pemanfaatan cangkang dan serabut

sebagai bahan bakar boiler pada PLTU untuk memenuhi kebutuhan energi

listrik di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina.

2. Kebutuhan energi listrik yang dibahas dalam tugas akhir ini hanya pada

proses pengolahan kelapa sawit saja.

1.5 Manfaat Penelitian

Berdasarkan pokok-pokok permasalahan diatas, manfaat dari penelitian ini

antara lain:

1. Bagi Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara (UMSU) sebagai

dokumentasi bagi universitas untuk mahasiswa agar dapat dijadikan bahan

referensi dalam meningkatkan ilmu pengetahuan dibidang energi baru dan

terbarukan.

2. Bagi (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina sebagai bahan masukan bagi

perusahaan/pengelola pabrik untuk mengantisipasi dan mengamati lebih

lanjut keadaan pabrik dalam hal penyediaan bahan bakar boiler dan

kebutuhan energi listrik pada proses pengolahan kelapa sawit.

Page 20: YATNO - repository.umsu.ac.id

5

3. Bagi mahasiswa penelitian ini dapat dijadikan sebagai referensi untuk

pengembangan penelitian lanjutan.

1.6 Metode Penelitian

Langkah-langkah yang dilakukan dalam penulisan tugas akhir adalah

sebagai berikut:

1. Metode Literatur

Metode ini dilakukan dengan cara studi pustaka, melihat referensi dari

buku maupun internet untuk keperluan dasar teori.

2. Metode Observasi

Metode ini dilakukan dengan melihat langsung permasalahan dilapangan

dan melakukan konsultasi atau berdiskusi kepada pihak-pihak yang

berkompeten dalam hal ini operator dilapangan, untuk mengetahui

gambaran dan informasi secara lebih jelas terhadap berbagai masalah

dalam studi ini.

3. Metode Wawancara

Dalam metode ini penulis memperoleh data melalui wawancara/diskusi

dan Tanya Jawab dengan pembimbing lapangan, teknis yang mengetahui

banyak tentang masalah yang dibicarakan.

1.7 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman, maka sistematika

penulisan tugas akhir ini diuraikan secara singkat sebagai berikut:

Page 21: YATNO - repository.umsu.ac.id

6

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah,

tujuan penelitian, batas permasalahan, manfaat penelitian, metode

penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Menjelaskan secara singkat dasar-dasar teori yang digunakan sebagai

ilmu penunjang bagi peneliti, berkenaan dengan masalah yang akan

diteliti yang berkaitan dengan tanaman kelapa sawit, proses

pengolahan tandan buah segar (TBS) menjadi minyak mentah (CPO),

limbah padat kelapa sawit, serta bahan bakar dan prinsip kerja dari

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU).

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Menerangkan mengenai lokasi dilaksanakannya penelitian, jadwal

penelitian, teknik pengambilan data penelitian, dan jalannya

penelitian.

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Analisis data hasil survei lapangan yang telah dilakukan,

membahas tentang jumlah potensi limbah padat kelapa sawit yang

dimanfaatkan menjadi bahan bakar utama pada boiler untuk

memenuhi kebutuhan energi listrik pada proses pengolahan kelapa

sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina.

Page 22: YATNO - repository.umsu.ac.id

7

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Memuat kesimpulan dari seluruh hasil penelitian yang telah

dilakukan, dan serta memuat saran-saran yang berhubungan dengan

penelitian ini.

Page 23: YATNO - repository.umsu.ac.id

8

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka Relevan

Indra Kusumah Permata (2011) dalam penelitian tentang studi

pemanfaatan biomassa limbah kelapa sawit sebagai bahan bakar PLTU,

mengatakan bahwa limbah padat kelapa sawit jenis Tandan Kosong Kelapa Sawit

memiliki kandungan kalori yang cukup tinggi yaitu sebesar 4492 kkal/kg,

sedangkan Cangkang sebesar 3500 kkal/kg – 4100 kkal/kg dan Serabut sebesar

2637 kkal/kg – 3998 kkal/kg. Bahan bakar dari biomassa merupakan energy

renewable, sehingga tidak dapat habis. Dampak lingkungan yang ditimbulkan

pada pembangkit ini tergolong cukup rendah, bila dibanding dengan pembangkit

yang menggunakan gas dan batu bara [8].

Ika Sapto Mustikaningsih (1996) melakukan penelitian tentang analisa

konsumsi energi pada proses pengolahan kelapa sawit. Menyimpulkan bahwa

kebutuhan bahan bakar ketel uap untuk turbin-generator secara teoritis yang

digunakan di pabrik Kertajaya adalah 4,3 ton serat dan cangkang tiap jam-nya,

sedikit berbeda dengan kebutuhan bahan sebenarnya yaitu 4,6 ton/jam. Sedangkan

berdasarkan aliaran energi diperoleh bahwa dari 2.763.140,2 kJ/jam energi listrik

yang dihasilkan pabrik sebesar 53,8% digunakan untuk pengolahan kelapa sawit,

yaitu 1.498.953,2 kJ/jam [11].

Bambang Surnawan dan Riyadi Juhana (2013) melakukan penelitian

tentang pemanfaatan limbah sawit untuk bahan bakar energi baru dan terbarukan

(EBT), menyimpulkan bahwa berdasarkan manfaat maka limbah TKKS lebih

cocok untuk sumber bahan bakar listrik biomassa (PLT Biomassa) sangat layak

Page 24: YATNO - repository.umsu.ac.id

9

untuk digunakan. Dengan tersedianya bahan baku untuk energi alternatif, tandan

kosong kelapa sawit (TKKS), cangkang dan serabut, diharapkan dapat

mengurangi kekurangan pasokan listrik yang manfaatnya untuk peningkatan

pembangunan kesejahteraan masyarakat [14].

Berdasarkan tinjauan pustaka diatas, maka penelitian ini akan membahas

tentang “Studi Pemanfaatan Limbah Padat Kelapa Sawit Sebagai Bahan Bakar

Pembangkit Listrik Tenaga Uap Guna Memenuhi Kebutuhan Energi Listrik Pada

Proses Pengolahan Kelapa Sawit Di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina ”

dengan tujuan untuk menganalisa seberapa besar potensi pemanfaatan limbah

padat kelapa sawit sebagai bahan bakar alternatif sumber energi listrik,

menganalisis konsumsi bahan bakar ketel uap (boiler), dan kebutuhan energi

listrik pada proses pengolahan kelapa sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina.

2.2 Tanaman Kelapa Sawit

Kelapa sawit merupakan tanaman dengan nilai ekonomis yang cukup

tinggi, karena merupakan salah-satu tanaman penghasil minyak nabati. Biaya

produksi yang murah, produksi per hektar yang tinggi, umur ekonomis yang

panjang, resiko usaha kecil, persediaan yang cukup serta penggunaannya yang

beraneka ragam sangat mengukuhkan daya saingnya dengan minyak nabati

lainnya seperti kedele, kelapa, biji bunga matahari, dan lain-lain. Kelapa sawit

termasuk tumbuhan pohon, tingginya dapat mencapai 24 meter, bunga dan

buahnya berupa tandan, serta bercabang banyak. Buahnya kecil dan apabila

masak, berwarna merah kehitaman. Daging buahnya padat mengandung minyak

Page 25: YATNO - repository.umsu.ac.id

10

yang digunakan sebagai bahan minyak goreng, sabun, dan lilin. Ampasnya

dimanfaatkan untuk makanan ternak, khususnya sebagai salah satu bahan

pembuatan makanan ayam dan tempurungnya digunakan sebagai bahan bakar dan

arang.

Gambar 2.1 Tanaman Pohon Kelapa Sawit Beserta Buahnya

Hasil dari tanaman kelapa sawit bisa dimanfaatkan diantaranya sebagai

penghasil minyak dan juga sebagai bahan bakar biomassa. Tanaman kelapa sawit

memiliki dua bagian, antara lain:

1. Bagian Generatif

Bagian Generatif merupakan bagian dari kelapa sawit yang meliputi akar,

batang dan daun.

2. Bagian Vegetatif

Bagian Vegetatif meliputi bunga dan buah. Cangkang, Serabut (fibre) dan

tandan kosong sawit (TKS) berasal dari buah kelapa sawit.

Hampir sebagian besar tanaman kelapa sawit unggul untuk kepentingan

komersial adalah berjenis Tenera. Dimana jenis tersebut dihasilkan dengan

menyilangkan Dura dan Psifera. Sedangkan jenis sawit yang tidak unggul

Page 26: YATNO - repository.umsu.ac.id

11

umumnya berjenis Dura atau Psifera. Jenis Tenera memiliki produksi dan

rendeman tinggi, serta pengolahannya tidak merusak mesin. Sebaliknya untuk

jenis Dura atau Psifera, produktivitas rendah, rendemen 16%, palm kernel oil

(PKO) tidak dapat dimanfaatkan karena cangkang tidak dapat dipecahkan dan

dapat merusak mesin pabrik. Tenera yang unggul tersebut hanya dihasilkan oleh

sumber benih yang telah memiliki koleksi induk Dura dan Psifera terpilih.

Sedangkan sawit asalan yang berjenis Dura atau Psifera umumnya dikumpulkan

langsung dari kebun-kebun produksi.

Gambar 2.2 Jenis Buah Kelapa Sawit

Dalam kegiatan operasional pengolahan tandan buah segar (TBS) di pabrik

kelapa sawit, akan menghasilkan produk utama (Main Produk) berupa Crude

Palm Oil (CPO) dan Palm Kernel Oil (PKO). Bagian yang diolah dari kelapa

sawit adalah buah. Bagian daging buah menghasilkan minyak kelapa sawit

mentah yang diolah menjadi menjadi bahan baku minyak goreng dan berbagai

jenis turunannya. Selain dari bagian serabut buah atau mesokarp, inti atau kernel

buah juga dapat diolah menjadi minyak inti yang kemudian menjadi bahan baku

minyak alkohol dan industri kosmetik. Buah diproses dengan membuat lunak

Page 27: YATNO - repository.umsu.ac.id

12

bagian daging buah dengan temperatur 90°C. Daging yang telah melunak dipaksa

untuk berpisah dengan bagian inti dan cangkang dengan pressing pada mesin

silinder berlubang. Daging inti dan cangkang dipisahkan dengan pemanasan dan

teknik pressing. Setelah itu dialirkan ke dalam lumpur sehingga sisa cangkang

akan turun ke bagian bawah lumpur. Sisa pengolahan buah sawit sangat potensial

menjadi bahan campuran makanan ternak dan difermentasikan menjadi kompos.

Tandan Buah Segar (TBS) dengan mutu yang baik akan menghasilkan:

a) Minyak sebanyak 20 - 25%

b) Inti (kernel) sebanyak 4 - 6%

c) Cangkang (shell) 5 - 9%

d) Tandan Kosong (empty fruit bunch) 20 - 22%

e) Serat (fiber) 12 - 14%

Sedangkan buah berondolan akan menghasilkan:

a) Minyak sebanyak 30 - 40%

b) Biji (nut) 15 - 17%

c) Serat (fiber) 14 - 30%

d) Sampah 2 - 10%

Gambar 2.3 Minyak Kelapa Sawit Mentah (CPO) Berwarna Kemerahan Karena

Kandungan Beta Karoten

Page 28: YATNO - repository.umsu.ac.id

13

Gambar 2.4 Minyak Inti Kelapa Sawit (CPKO) Bewarna Lebih Terang Karena

Tidak Mengandung Beta Karoten

2.3 Perkembangan Tanaman Kelapa Sawit

Kelapa Sawit (Elaeis Guineensis Jacq) di Indonesia baru diusahakan

sebagai tanaman komersial pada tahun 1912 dan ekspor minyak sawit pertama

dilakukan pada tahun 1919. Perkebunan kelapa sawit pertama dibangun di Tanah

Hitam, Hulu Sumatera Utara oleh Schadt seorang Jerman pada tahun 1911.

Daerah penyebaran kelapa sawit di Indonesia terutama di daerah pantai timur

Sumatera, Aceh, Kalimantan, Sulawesi dan Papua Barat. Pada masa orde baru,

pembangunan perkebunan kelapa sawit diarahkan untuk menciptakan lapangan

perkerjaan, meningkatkan kesejahteraan masyarakat dan menghasilkan devisa

Negara. Pada masa itu, pemerintah Indonesia terus mendorong pembukaan lahan

baru untuk perkebunan kelapa sawit hingga tahun 1980, sehingga mencapai luas

lahan 294.560 Ha dengan produksi CPO (Crude Palm Oil) sebesar 721.172 ton.

Sejak itu perkebunan kelapa sawit terus berkembang dengan pesat, terutama

perkebunan kelapa sawit rakyat.

Secara umum kondisi perkebunan kelapa sawit di Provinsi Sumatera

Utara cukup berkembang dengan baik. Hal ini terbukti dengan terus bertambahnya

Page 29: YATNO - repository.umsu.ac.id

14

areal perkebunan baik perkebunan rakyat, swasta asing, maupun nasional dan

perkebunan Negara (PTPN). Di wilayah Provinsi Sumatera Utara saat ini terdapat

tiga Badan Usaha Milik Negara (BUMN) Perkebunan yakni PTPN II, PTPN III,

dan PTPN IV. Luas tanaman dan produksi kelapa sawit berdasarkan pengelolaan

tahun 2008 - 2012 seperti terlihat pada Tabel 2.1 di bawah ini:

Tabel 2.1 Luas Areal Tanaman dan Produksi Kelapa Sawit Provinsi Sumatera

Utara Berdasarkan Pengelolaan Tahun 2008 - 2012

Tahun Rincian Perk.

Rakyat PTPN

Swasta

Nasional

Swasta

Asing Total

2008 Luas (Ha) 379.853 294.943 237.462 106.948 1.019.206

Produksi (Ton) 5.070.760 4.422.338 3.064.211 1.527.575 14.084.884

2009 Luas (Ha) 392.721 299.604 244.283 109.105 1.045.713

Produksi (Ton) 5.088.579 4.668.827 3.075.401 1.529.848 14.362.655

2010 Luas (Ha) 396.564 305.435 251.489 112.323 1.065.811

Produksi (Ton) 5.221.132 4.823.524 3.107.385 1.545.758 14.697.799

2011 Luas (Ha) 405.799 306.302 248.426 115.168 1.075.695

Produksi (Ton) 5.428.535 4.972.107 3.190.120 1.592.849 15.183.610

2012 Luas (Ha) 405.921 306.394 248.500 115.203 1.076.018

Produksi (Ton) 5.568.269 5.099.890 3.191.106 1.633.785 15.493.050

Sumber: Dinas Perkebunan Provinsi Sumatera Utara

Berdasarkan data yang disajikan di atas, diperoleh gambaran bahwa terjadi

fluktuasi perkembangan areal dan produksi perkebunan kelapa sawit di Provinsi

Sumatera Utara. Berdasarkan data tersebut, secara umum terjadi peningkatan luas

areal perkebunan. Perkembangan luas areal perkebunan sawit yang dikelola oleh

rakyat mengalami peningkatan dari 379.853 Ha pada tahun 2008 menjadi

405.921,08 Ha pada tahun 2012 (naik 6.86%), PTPN mengalami peningkatan dari

299.604 Ha pada tahun 2008 menjadi 306.393,62 Ha pada tahun 2012 (naik

3,88%). Perkebunan Besar Swasta Nasional dari 237.462 ha pada tahun 2008

Page 30: YATNO - repository.umsu.ac.id

15

menjadi 248.500,45 Ha pada tahun 2012 (naik 4,65%), dan Perkebunan Besar

Swasta Asing meningkat dari 106.948 ha pada tahun 2008 menjadi 115.202,57 ha

pada tahun 2012 (naik 7,72 %).

Berdasarkan Tabel 2.1 dapat dilihat secara umum produksi kelapa sawit

berupa tandan buah segar (TBS) juga mengalami peningkatan baik perkebunan

rakyat, PTPN, perkebunan besar swasa nasional (PBSN) dan perkebunan besar

swasta asing (PBSA) dari tahun 2008 hingga 2012. Dari data tahun 2008 sampai

2012, peningkatan produksi untuk perkebunan rakyat sebesar 9,8%, PTPN sebesar

15,3%, PBSN sebesar 4,14%, dan PBSA sebesar 6,95%.

Luas areal dan produksi kelapa sawit di Sumatera Utara berdasarkan

pengelolaan tahun 2013 - 2015 dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut:

Tabel 2.2 Luas Areal dan Produksi Kelapa Sawit Menurut Status Pengusahaan di

Sumatera Utara

Tahun

Perkebunan

Rakyat

Perkebunan

Negara

Perkebunan

Swasta Total

Luas

(Ha)

Produksi

(Ton)

Luas

(Ha)

Produksi

(Ton)

Luas

(Ha)

Produksi

(Ton)

Luas

(Ha)

Produksi

(Ton)

2013 393.653 1.185.309 315.229 1.058.264 631.466 2.305.629 1.340.348 4.549.202

2014* 411.344 1.264.942 324.111 1.080.517 657.077 2.408.028 1.392.532 4.753.488

2015** 428.345 1.339.460 333.243 1.103.237 683.099 2.516.430 1.444.687 4.959.128

Sumber: Ditjen Perkebunan Indonesia, 2014 Keterangan: 2014* : Angka Sementara

2015** : Angka Estimasi

2.4 Limbah Kelapa Sawit

Kelapa sawit merupakan salah satu komoditi terbesar di beberapa daerah

di Indonesia. Hal inilah yang mengharuskan dibangunnya pabrik-pabrik kelapa

Page 31: YATNO - repository.umsu.ac.id

16

sawit di daerah yang berdekatan dengan perkebunan kelapa sawit. Dengan adanya

pabrik-pabrik ini, menyebabkan banyaknya limbah yang dihasilkan dari proses

produksi yang dijalankan dipabrik-pabrik tersebut.

Dalam kegiatan operasional di pabrik kelapa sawit (PKS), disamping akan

menghasilkan produk utama (Main Produk) berupa Crude Palm Oil (CPO) dan

Palm Kernel Oil (PKO), juga akan menghasilkan produk sampingan (By-

Product), baik berupa limbah padat maupun limbah cair dan juga polutan ke udara

bebas (khusus bagi PKS yang menggunakan incerator). Aktifitas produksi pabrik

kelapa sawit (PKS) menghasilkan limbah dalam volume sangat besar. Limbah

tersebut memiliki nilai kalor cukup tinggi. Pemanfaatannya akan menghasilkan

bahan bakar yang bisa dipakai salah satunya untuk pembangkitan listrik.

Secara umum, limbah PKS dikelompokkan menjadi limbah padat dan

limbah cair (Palm Oil Mill Effluent/POME). Biasanya limbah cair tersebut

mengandung bahan organik dalam kadar tinggi sehingga berpotensi mencemari

lingkungan karena diperlukan degradasi bahan organik yang lebih besar.

Mekanisme kontrol konsumsi air di seluruh proses di pabrik akan menentukan

pemakaian air dan sekaligus volume air limbah yang dihasilkan oleh pabrik kelapa

sawit (PKS).

2.4.1 Limbah Padat Kelapa Sawit (LPKS)

Limbah padat pabrik kelapa sawit (PKS) dikelompokkan menjadi dua,

yaitu limbah yang berasal dari pengolahan dan yang berasal dari basis pengolahan

limbah cair. Limbah padat yang berasal dari proses pengolahan berupa tandan

buah kosong (TBK = Empty Fruit Bunch) yang terbuang dari penebah setelah

Page 32: YATNO - repository.umsu.ac.id

17

tandan rebus dipisahkan dari buahnya, yaitu cangkang (palm shell) dan serabut

(fiber). Sedangkan limbah padat yang berasal dari pengolahan limbah cair berupa

lumpur aktif yang terbawa oleh hasil pengolahan air limbah. Adapun karakteristik

tiap jenis pada limbah padat kelapa sawit, yaitu :

1. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Limbah ini dapat dihasilkan dari tandan brondolan yaitu tandan buah segar

(TBS) yang terlalu matang yang buahnya terlepas dari tandannya saat masih

berada di perkebunan, keadaan tandannya kering. Sedangkan di pabrik

pengolahan kelapa sawit adalah hasil proses sterilising dan threshing dengan

keadaan tandan basah. Berdasarkan literature yang ada kandungan tandan

kosong kelapa sawit (TKKS) mengandung Selulosa 41,3% - 46,5%

(C6H10O5)n, Hemi Selulosa 25,3% - 32,5% dan mengandung lignin 27,6% -

32,5%.

2. Cangkang (Shell)

Cangkang merupakan limbah yang dihasilkan dari pemrosesan kernel inti

sawit dengan bentuk seperti tempurung kelapa, mempunyai kalor 3500

kkal/kg – 4100 kkal/kg.

3. Serat (Fiber)

Serat merupakan limbah sisa perasan buah sawit berupa serabut seperti

benang. Bahan ini mengandung protein kasar sekitar 4% dan serat kasar 36%

(lignin 26%) serta mempunyai kalor 2637 kkal/kg – 3998 kkal/kg. Serabut

(fiber) kelapa sawit sebagai alternatif bahan bakar merupakan salah satu

limbah padat yang dihasilkan dari pabrik kelapa sawit yakni ampas serabut

Page 33: YATNO - repository.umsu.ac.id

18

(fiber) yang di produksi dari stasiun fiber cyclone setelah melewati proses

ekstraksi melalui unit screw press.

4. Wet Decanter Solid (Lumpur Sawit)

Dalam proses pengolahan minyak sawit (CPO) dihasilkan limbah cair sangat

banyak, yaitu sekitar 2,5 m3/ton CPO yang dihasilkan. Limbah ini

mengandung bahan pencemar sangat tinggi, yaitu biochemical oxygen demand

(BOD) sekitar 20.000 - 60.000 mg/l. Pengurangan bahan padatan dari cairan

ini dilakukan dengan menggunakan suatu alat decanter yang menghasilkan

lumpur sawit. Bahan padatan ini berbentuk seperti lumpur, dengan kandungan

air sekitar 75%, protein kasar 11,14% dan lemak kasar 10,14%. Kandungan air

yang cukup tinggi, menyebabkan bahan ini mudah busuk. Apabila dibiarkan di

lapangan bebas dalam waktu sekitar 2 hari, bahan ini terlihat ditumbuhi oleh

jamur yang berwarna kekuningan. Apabila dikeringkan, lumpur sawit

berwarna kecoklatan dan terasa sangat kasar dan keras.

Pada dasarnya semua limbah padat pabrik kelapa sawit dapat

dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan energi dalam pabrik kelapa sawit, yaitu

sebagai bahan bakar ketel uap untuk memasok kebutuhan uap panas dan

pembangkitan listrik. Limbah serabut dan cangkang dapat dipakai langsung begitu

keluar dari proses produksi sebagai bahan bakar. Tergantung pada rancangannya,

ketel uap dapat dioperasikan dengan memanfaatkan 100% cangkang, 100%

serabut atau kombinasi antara keduanya. Proses konversi energi untuk

menghasilkan uap yang diperlukan dalam pembangkitan listrik maupun keperluan

proses diperoleh dari pembakaran langsung. Pembakaran merupakan proses

oksidasi bahan bakar yang berlangsung secara cepat untuk menghasilkan energi

Page 34: YATNO - repository.umsu.ac.id

19

dalam bentuk kalor. Karena bahan bakar biomassa utamanya tersusun dari karbon,

hidrogen dan oksigen, maka produk oksidasi utama adalah karbondioksida dan

air, meskipun adanya nitrogen terikat juga dapat menjadi sumber emisi oksida

nitrogen.

Gambar 2.5 Limbah Padat Kelapa Sawit (a) Tandan Buah Kosong, (b) Cangkang,

dan (c) Serabut

2.4.2 Limbah Cair Kelapa Sawit (LCKS)

Mangoensoekarjo dan Semangun (2005) menyebutkan bahwa limbah cair

mencapai 40% – 70% TBS yang diolah. Kisaran volume tersebut tergantung juga

pada sistem pengolahan limbah pabrik.Salah satu limbah cair PKS dengan potensi

dampak pencemaran lingkungan adalah lumpur (sludge) yang berasal dari proses

klarifikasi dan disebut dengan lumpur primer. Lumpur yang telah mengalami

proses sedimentasi disebut dengan lumpur sekunder. Lumpur mempunyai

kandungan bahan organik yang tinggi dengan pH kurang dari 5.

Pada pabrik kelapa sawit yang mengolah 40 ton TBS/jam akan dihasilkan

limbah cair sebanyak 20 m3/jam (dasar perhitungan: 55% dari TBS dengan berat

jenis 1,1 gr/cm3; Kartiman, 2008). Jika pabrik bekerja selama 20 jam/hari, maka

akan dihasilkan limbah cair sebanyak 400 m3/hari. Nilai Kalor Limbah Pabrik

Page 35: YATNO - repository.umsu.ac.id

20

Kelapa Sawit (diolah dari Sukimin, 2007, Isroi dan Mahajoeno, 2007, Goenadi,

2006, dan Sydgas, 1998).

Gambar 2.6 Kolam Penampungan Limbah Cair Kelapa Sawit

Limbah padat dan limbah cair pada generasi berikutnya terdapat pada

Gambar 2.7 di bawah ini:

Gambar 2.7 Pohon Industri Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit

Page 36: YATNO - repository.umsu.ac.id

21

2.5 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Pembangkit Listrik Tenaga Uap adalah suatu pembangkit yang

menggunakan uap sebagai penggerak utama (prime mover). Untuk menghasilkan

uap, maka haruslah ada proses pembakaran untuk memanaskan air. PLTU

merupakan suatu sistem pembangkitan tenaga listrik yang mengkonversikan

energi kimia menjadi energi listrik dengan menggunakan uap air sebagai fluida

kerjanya, yaitu dengan memanfaatkan energi kinetik uap untuk menggerakkan

proses sudu-sudu turbin menggerakkan poros turbin, selanjutnya poros turbin

akan menggerakkan generator yang kemudian dibangkitkan energi listrik. Energi

listrik yang dihasilkan akan disuplai ke alat-alat listrik yang disebut beban. Sistem

kerja PLTU menggunakan bahan bakar minyak residu/(MFO) solar dan gas alam.

Kelebihan dari PLTU adalah daya yang dihasilkan sangat besar. Konsumsi energi

pada peralatan PLTU bersumber dari putaran turbin uap. Komponen utama PLTU

adalah kompresor, ruang bakar, turbin uap, dan generator.

2.5.1 Komponen Utama PLTU

Pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) memiliki berbagai komponen utama

anatara lain boiler, turbin, generator, transformator, dan gardu induk. PLTU

merupakan mesin pembangkit termal yang terdiri dari komponen utama dan

komponen bantu (sistem penunjang) serta sistem-sistem lainnya. Peralatan utama

tersebut memiliki komponen-komponen tersendiri yang sangat kompleks. Untuk

lebih jelasnya akan dibahas beberapa komponen-komponen utama yang terdapat

pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU).

Page 37: YATNO - repository.umsu.ac.id

22

1. Turbin

Turbin merupakan penggerak utama pada PLTU yang memutar generator,

disamping itu ada juga sebagai penggerak pompa air pengisi. Dari konversi

energi, turbin berfungsi sebagai pengubah energi potensial yang terkandung dalam

uap menjadi energi kinetis dan mekanis. Makin besar ukuran/kapasitas turbin,

efisiensinya makin lebih tinggi. Karena menggunakan uap dengan suhu dan

tekanan tinggi, disamping karena kerugian-kerugian (losses) lebih rendah secara

proposional.

2. Kondensor

Kondensor adalah salah satu jenis mesin penukar kalor (heat exchanger)

yang berfungsi untuk mengkondensasikan fluida kerja. Pada sistem tenaga uap,

fungsi utama kondensor adalah untuk mengubah steam menjadi cairan sehingga

dapat dipompakan kembali ke boiler. Uap yang berasal dari turbin mengalir di

luar pipa-pipa sedangkan air pendingin mengalir melalui bagian dalam pipa. Air

pendingin ini berasal dari laut. Batas antara air laut sebagai pendingin dan air

kondensat di dalam kondensor adalah pipa kondensor. Karena itu kebocoran pipa

kondensor sangat membahayakan. Karena kebocoran tersebut dapat mengotori air

pengisian.

Gambar 2.8 Prinsip Kerja Kondensor Pada PLTU

Page 38: YATNO - repository.umsu.ac.id

23

3. Sistem Pendingin Utama

Pendinginan merupakan bagian penting pada PLTU. Sebagai gambaran

bahwa unit dengan kapasitas 50 MW membutuhkan air pendingin sebanyak

11.000 m³/jam. Inilah salah satu sebab bahwa umumnya PLTU dibangun dekat

dengan sumber air yang cukup seperti laut atau sungai. Bagian yang terpenting

dari sistem pendingin utama antara lain adalah perlengkapan saringan, pompa

sirkulasi, menara pendingin dan sebangainya.

Yang dimaksud dengan sistem pendingin utama ini adalah pendingin

untuk kondensor. Ada dua macam sistem pendingin utama yaitu :

1. Sistem Pendingin Terbuka (Direct Cooled System)

Pada sistem ini air pendingin setelah melalui kondensor langsung dibuang,

biasanya sistem menggunakan air laut atau air sungai.

2. Sistem Pendingin Tertutup (Closed Cooling Tower)

Dimana air pendingin yang keluar dari kondensor didinginkan kembali

pada menara pendingin (cooling tower) untuk dipakai lagi sebagai air

pendingin. Disini kebutuhan air hanya sebagai penambah dan pembilas

saja.

4. Pompa Air Kondensat (Condensate Water Pump)

Pompa air kondensat ini berfungsi sebagai pemindah air hasil

pengenbunan dari kondensor (ditampung pada bagian bawah kondensor, yang

dinamakan Hot Well) ke tangki air pengisi atau sering disebut deaerator dan

tangki air pengisi selalu satu kontruksi.

Page 39: YATNO - repository.umsu.ac.id

24

5. Pemanas Air Pengisi (Feet Water Heater)

Fungsi dari pemanas ini adalah untuk meningkatkan efisiensi dan

menaikkan suhu serta tekanan air pengisi secara bertahap, sebelum memasuki

ketel. Jenis dari pemanas ini adalah :

1. Surfice Type

Yaitu uap pemanas yang tidak dihubungkan langsung dengan air pengisi,

air pengisi disalurkan di dalam pipa-pipa dan uap yang berada diluarnya.

Pada tipe ini yang paling sering digunakan.

2. Direct Contact Type

Yaitu uap pemanas dan air pengisi yang bercampur secara langsung. Tipe

ini terdapat pada daederator (pembuang udara), dimana air pengisi yang

ditebarkan menjadi butiran-butiran air yang disemprotkan dengan uap.

6. Deaerator

Deaerator adalah bagian dari sistem air pengisi yang berfungsi sebagai

penghilangan oksigen yang terdapat di dalam air pengisi. Oksigen tersebut adalah

unsur yang bersifat korosi yang dapat merusak pipa-pipa ketel.

7. Pompa Air Pengisi (Boiler Feet Pump)

Fungsi dari Boiler Feet Pump adalah memindahkan air dari tangki air

pengisi ke ketel dengan tahanan yang cukup. Umumnya pompa ini terdiri dari

beberapa tingkat pompa sentrifunggal yang digerakkan oleh motor listrik atau

turbin.

Page 40: YATNO - repository.umsu.ac.id

25

8. Ketel Uap (Boiler)

Ketel uap (Boiler) adalah suatu bejana/wadah yang di dalamnya berisi air

atau fluida lain untuk dipanaskan. Energi panas dari fluida tersebut selanjutnya

digunakan untuk berbagai macam keperluan, seperti untuk turbin uap, pemanas

ruangan, mesin uap, dan lain sebagainya. Secara proses konversi energi, boiler

memiliki fungsi untuk mengkonversi energi kimia yang tersimpan di dalam bahan

bakar menjadi energi panas yang tertransfer ke fluida kerja. Bejana bertekanan

pada boiler umumnya menggunakan bahan baja dengan spesifikasi tertentu yang

telah ditentukan dalam standard ASME (The ASME Code Boilers), terutama

untuk penggunaan boiler pada industri-industri besar. Dalam sejarah tercatat

berbagai macam jenis material digunakan sebagai bahan pembuatan boiler seperti

tembaga, kuningan, dan besi cor. Namun bahan-bahan tersebut sudah lama

ditinggalkan karena alasan ekonomis dan juga ketahanan material yang sudah

tidak sesuai dengan kebutuhan industri. Panas yang diberikan kepada fluida di

dalam boiler berasal dari proses pembakaran dengan berbagai macam jenis bahan

bakar yang dapat digunakan, seperti kayu, batubara, solar/minyak bumi, dan gas.

Dengan adanya kemajuan teknologi, energi nuklir pun juga digunakan sebagai

sumber panas pada boiler. Dan berikut adalah beberapa jenis boiler:

a. Pot Boiler atau Haycock Boiler

Merupakan boiler dengan desain paling sederhana dalam sejarah. Mulai

diperkenalkan pada abad ke 18, dengan menggunakan volume air besar

tapi hanya bisa memproduksi pada tekanan rendah. Boiler ini

menggunakan bahan bakar kayu dan batubara. Boiler jenis ini tidak

bertahan lama penggunaannya karena efisiensinya yang sangat rendah.

Page 41: YATNO - repository.umsu.ac.id

26

b. Fire-Tube Boiler (Boiler Pipa-Api)

Pada perkembangan selanjutnya muncul desain bari boiler yakni boiler

pipa-api. Boiler ini terdapat dua bagian di dalamnya, yaitu sisi tube/pipa

dan sisi barrel/tong. Pada sisi barrel berisi fluida/air, sedangkan sisi pipa

merupakan tempat terjadinya pembakaran. Boiler pipa-api biasanya

memiliki kecepatan produksi uap air yang rendah, tetapi memiliki

cadangan uap air yang lebih besar.

Gambar 2.9 Boiler Pipa Api

c. Water-Tube Boiler (Boiler Pipa-Air)

Sama seperti boiler pipa-api, boiler pipa-air juga terdiri atas bagian pipa

dan barrel. Tetapi sisi pipa diisi oleh air sedangkan sisi barrel menjadi

tempat terjadinya proses pembakaran. Boiler jenis ini memiliki kecepatan

yang tinggi dalam memproduksi uap air, tetapi tidak banyak memiliki

cadangan uap air di dalamnya.

Gambar 2.10 Boiler Pipa Air

Page 42: YATNO - repository.umsu.ac.id

27

d. Kombinasi Boiler Pipa-Api dengan Pipa-Air Firebox

Boiler jenis ini merupakan kombinasi antara boiler pipa-api dengan pipa-

air. Sebuah firebox didalamnya terdapat pipa-pipa berisi air, uap air yang

dihasilkan mengalir ke dalan barrel dengan pipa-api didalamnya. Boiler

jenis ini diaplikasikan pada beberapa kereta uap, namun tidak terlalu

populer dipergunakan.

Gambar 2.11 Blok Komponen Utama PLTU

Keterangan:

1. Boiler 8. Pembekaran Bahan Bakar

2. Drum 9. Udara Masuk

3. Turbin Tekanan Tinggi 10. Gas Buang

4. Turbin Tekanan Menengah 11. Generator

5. Turbin Tekana Rendah P. Pompa

6. Kondensor Q1. Pipa - pipa poiler,

7. Pemanas Awal (Economizer) Q2. Super Heater

Q3. Pemanas Ulang

Page 43: YATNO - repository.umsu.ac.id

28

2.5.2 Prinsip Kerja PLTU

Prinsip kerja dari PLTU adalah dengan menggunakan suklus air-uap-air

yang merupakan suatu system tertutup air dari kondesat atau air dari hasil proses

pengondensasian di kondensor dan air make up water (air yang dimurnikan di

treatment) dipompa oleh condensate pump ke pemanas tekanan rendah (low

pressure heater). Air dipanasi kemudian dimasukkan ke daerator untuk

menghilangkan oksigen, kemudian air ini dipompa oleh boiler feedwater pump

masuk ke economizer. Dari economizer yang selanjutnya dialirkan ke pipa down

comer untuk dipanaskan pada wall tubes oleh boiler.

Gambar 2.12 Menggambarkan siklus uap dan air yang berlangsung dalam

PLTU, yang dayanya relatif besar di atas 200 MW. Untuk PLTU ukuran ini,

PLTU umumnya memiliki pemanas ulang dan pemanas awal serta mempunyai

tiga turbin, yaitu turbin tekanan tinggi, turbin tekanan menengah, dan turbin

tekanan rendah. Siklus yang digambarkan oleh Gambar 2.12 telah

disederhanakan, yaitu bagian yang menggambarkan sirkuit pengolahan air untuk

suplisi dihilangkan untuk penyederhanaan. Suplisi air ini diperlukan karena

adanya kebocoran uap pada sambungan-sambungan pipa uap dan adanya blow

down air dari drum ketel. Air yang dipompakan ke dalam drum dan selanjutnya ke

pipa-pipa air yang merupakan dinding yang mengelilingi ruang bakar ketel. Ke

dalam ruang bakar ketel disemprotkan bahan bakar dan udara pembakaran. Bahan

bakar yang dicampur udara ini dinyalakan dalam ruang bakar sehingga terjadi

pembakaran dalam ruang bakar. Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar

mengubah energi kimia yang terkandung dalam bahan bakar menjadi energi panas

(kalori). Energi panas hasil pembakaran ini dipindahkan ke air yang ada dalam

Page 44: YATNO - repository.umsu.ac.id

29

pipa air ketel melalui proses radiasi, konduksi, dan konveksi. Untuk setiap macam

bahan bakar, komposisi perpindahan panas berbeda, misalnya bahan bakar minyak

paling banyak memindahkan kalori hasil pembakarannya melalui radiasi

dibandingkan bahan bakar lainnya. Untuk melaksanakan pembakaran diperlukan

oksigen yang diambil dari udara. Oleh karena itu, diperlukan pasokan udara yang

cukup ke dalam ruang bakar. Untuk keperluan memasok udara ke ruang bakar,

ada kipas (ventilator) tekan dan kipas isap yang dipasang masing-masing pada

ujung masuk udara ke ruang bakar dan pada ujung keluar udara dari ruang bakar.

Gas hasil pembakaran dalam ruang bakar setelah diberi “kesempatan”

memindahkan energi panasnya ke air yang ada di dalam pipa air ketel, dialirkan

melalui saluran pembuangan gas buang untuk selanjutnya dibuang ke udara

melalui cerobong. Gas buang sisa pembakaran ini masih mengandung banyak

energi panas karena tidak semua energi panasnya dapat dipindahkan ke air yang

ada dalam pipa air ketel. Gas buang yang masih mempunyai suhu di atas 400°C

ini dimanfaatkan untuk memanasi (lihat Gambar 2.12).

Gambar 2.12 Prinsip Kerja PLTU

Page 45: YATNO - repository.umsu.ac.id

30

2.5.3 Bahan Bakar PLTU

Bahan bakar adalah bahan yang dapat dibakar untuk menghasilkan panas

(kalor). Proses pembakaran merupakan proses kimia antara bahan bakar, udara

dan panas. Proses pembakaran yang terjadi di dalam ruang bakar ketel (boiler)

bertujuan untuk merubah fasa air menjadi fasa uap.

Berbagai jenis bahan bakar (seperti bahan bakar cair, padat, dan gas) yang

tersedia tergantung pada berbagai faktor seperti biaya, ketersediaan, penyimpanan,

handling, polusi dan peletakan boiler, tungku dan peralatan pembakaran lainnya.

Pengetahuan mengenai sifat bahan bakar membantu dalam memilih bahan bakar

yang benar untuk keperluan yang benar dan untuk penggunaan bahan bakar yang

efisien. Uji laboratorium biasanya digunakan untuk mengkaji sifat dan kualitas

bahan bakar. Jadi untuk melakukan pembakaran diperlukan 3 (tiga) unsur, yaitu :

1. Bahan bakar

2. Oksigen

3. Suhu untuk memulai pembakaran

Panas (kalor) yang timbul karena pembakaran bahan bakar tersebut

disebut hasil pembakaran atau nilai bakar (heating value). Sesuai dengan nama

pembangkitnya, PLTU adalah suatu pembangkit tenaga listrik yang menggunakan

energi bahan bakar seperti minyak residu, batu bara, cangkang kelapa sawit, gas

alam atau sampah untuk memanaskan uap secara berulang-ulang.

Dalam PLTU, energi primer yang dikonversikan menjadi energi listrik

adalah bahan bakar. Bahan bakar yang digunakan dapat berupa batubara (padat),

minyak (cair), atau gas. Ada kalanya PLTU menggunakan kombinasi beberapa

macam bahan bakar. Konversi energi tingkat pertama yang berlangsung dalam

Page 46: YATNO - repository.umsu.ac.id

31

PLTU adalah konversi energi primer menjadi energi panas (kalor). Hal ini

dilakukan dalam ruang bakar dari ketel uap PLTU. Energi panas ini kemudian

dipindahkan ke dalam air yang ada dalam pipa ketel untuk menghasilkan uap yang

dikumpulkan dalam drum dari ketel. Uap dari drum ketel dialirkan ke turbin uap.

Dalam turbin uap, energi (enthalpy) uap dikonversikan menjadi energi mekanis

penggerak generator, dan akhirnya energi mekanik dari turbin ini dikonversikan

menjadi energi listrik oleh generator (Djiteng Marsudi, 2005). Secara skematis,

proses di atas digambarkan oleh Gambar 2.12.

2.6 Ketel Uap (Boiler) Pada Pabrik Kelapa Sawit

Dalam pabrik kelapa sawit ketel uap (Boiler) merupakan jantung dari

sebuah pabrik kelapa sawit. Dimana, ketel uap ini lah yang menjadi sumber

tenaga dan sumber uap yang akan dipakai untuk mengolah kelapa sawit. Ketel uap

merupakan suatu alat konversi energi yang merubah air menjadi uap dengan cara

pemanasan dan panas yang dibutuhkan air untuk penguapan diperoleh dari

pembakaran bahan bakar pada ruang bakar ketel uap.

Uap (energi kalor) yang dihasilkan ketel uap dapat digunakan pada semua

peralatan yang membutuhkan uap di pabrik kelapa sawit, terutama turbin. Turbin

disini adalah turbin uap dimana sumber penggerak generatornya adalah uap yang

dihasilkan dari ketel uap. Selain turbin, alat lain di pabrik kelapa sawit yang

membutuhkan uap seperti di sterilizer (alat untuk memasak TBS) dan stasiun

pemurnian minyak (klarifikasi). Oleh karena itu kualitas uap yang dihasilkan

harus sesuai dengan kebutuhan yang ada di pabrik kelapa sawit tersebut, karena

jika tidak akan mengganggu proses pengolahan dipabrik kelapa sawit.

Page 47: YATNO - repository.umsu.ac.id

32

Ketel uap (boiler) yang digunakan di pabrik kelapa sawit biasanya adalah

ketel uap (boiler) dengan kapasitas uap 20.000 kg uap/jam dan dengan tekanan 20

kg/cm2. Dimana dibutuhkan 2 unit boiler untuk pabrik kelapa sawit dengan

kapasitas olah 45 ton TBS/jam. Sebagian besar ketel uap yang digunakan pada

pabrik kelapa sawit adalah ketel uap yang menghasilkan uap superheated, dimana

uap ini digunakan pertama kali untuk memutar turbin sebagai pembangkit tenaga

listrik kemudian sisa uap dari pembangkit tersebut digunakan sebagai pemanasan

TBS pada sterilizer. Menurut jenisnya ketel uap terbagi menjadi 2 bagian yaitu,

ketel pipa air dan ketel pipa api. Ketel yang digunakan pada pabrik kelapa sawit

adalah ketel pipa air, maksudnya adalah air berada didalam pipa dipanaskan oleh

api yang berada diluar pipa air. Untuk menghitung kapasitas uap pada ketel uap

yang dibutuhkan adalah dengan :

1. Kebutuhan uap pada pabrik kelapa sawit adalah 0,6 ton uap/ton TBS.

2. Jadi untuk pabrik 45 ton membutuhkan boiler = 45 ton x 0,6 = 27 ton

uap/jam.

Karena itu dibutuhkan 2 unit ketel uap dengan kapasita uap 20 ton uap/jam

pada masing-masing ketel uap. Biasanya boiler yang digunakan di pabrik kelapa

sawit memiliki spesifikasi sebagai berikut:

1. Kapasita Uap : 20 Ton/jam

2. Temperatur Uap : 280 C

3. Tekanan Uap : 20 kg/cm2

4. Temperatur air umpan : 90 C

5. Effisiensi Ketel Uap : 75%

6. Pemakaian bahan bakar : 75% serabut dan 25% cangkang

Page 48: YATNO - repository.umsu.ac.id

33

Gambar 2.13 Boiler dan Sirkulasi Air Pada Pipa Ketel Uap Yang Digunakan di

Pabrik Kelapa Sawit

2.6.1 Bagian Utama Pada Boiler

Boiler merupakan unit plant yang penting di industri, berfungsi mengubah

air pada fasa cair ke fasa uap hingga dihasilkan uap kering yang digunakan untuk

memutar turbin. Pada boiler terdapat beberapa alat/bagian utama. Adapun bagian-

bagian utama boiler pada pabrik kelapa sawit adalah sebagai berikut:

1. Ruang Bakar (dapur/furnace)

Sebagai tempat pembakaran bahan bakar (cangkang dan serabut) untuk

menghasilkan gas panas. Yang memiliki lantai (fire gratee) berupa susunan roster

yang dibuka tutup dengan pneumatic atau model fixed grate mempunyai lubang-

lubang (deashing nozzle) untuk tempat lewatnya udara pembakaran dari Forced

Draft Fan (FD Fan). Lubang tidak boleh tumpat agar pembakaran dapat sempurna

yang dilengkapi firing door pada bagian depan yang berfungsi untuk :

Page 49: YATNO - repository.umsu.ac.id

34

a. Mengatur proses pembakaran

b. Pengeluaran abu, gumpalan kerak sisa-sisa pembakaran

c. Jalan masuk untuk inspeksi dan perawatan

Ruang bakar dikelilingi oleh tube-tube air (water wall) yang akan

menyerap panas untuk produksi steam.

2. Drum Atas (Upper Drum)

Material drum biasanya terbuat dari low carbon steel dengan campuran

(chrome, vanadium, molybdenum) untuk menghindari elongation yang berlebihan.

Fungsi dari drum ini adalah:

a. Menampung air umpan untuk didistribusikan ke pipa air pembangkit

steam.

b. Menampung uap dari pipa pembangkit dan setelah uap dan titik air

dipisahkan pada drum selanjutnya uap dialirkan ke header uap untuk

didistribusikan ke turbin.

3. Header Air Umpan

Merupakan bejana baja berbentuk silinder dipasang di sekeliling dapur dan

dibawah fire grade pada dinding depan boiler. Berfungsi untuk menampung air

umpan dan selanjutnya didistribusikan ke pipa air pembangkit uap (water wall).

Header dilengkapi dengan:

a. Hand Hole untuk inspeksi dan perawatan.

b. Pipa Drain untuk pembersihan kotoran-kotoran yang terakumulasi di

header –Blow Down.

Page 50: YATNO - repository.umsu.ac.id

35

4. Header Uap

Header uap berfungsi sebagai penampung uap dari pipa air pembangkit

uap dan selanjutnya mendistribusikan ke drum uap (drum atas). Biasanya

berbentuk bejana silinder, tetapi ada juga yang berbentuk persegi empat.

5. Tube Air Pembangkit Uap (Generating Bank)

Generating bank berfungsi mengubah air menjadi uap dengan pemanasan

gas panas dari dapur/furnace. Tube air pembangkit uap dipasang di sekeliling

ruang dapur (water wall) dan di atas ruang dapur. Untuk menambah kapasitas uap,

tube air pembangkit uap ini juga dipasang di bagian sebelah belakang dapur.

Susunan pemasangan tube di desain untuk dapat menerima panas semaksimal

mungkin.

6. Pipa Air Turun (Downcomer Pipe)

Pipa ini tidak mendapatkan pemanasan dari gas panas. Pipa memiliki

fungsi untuk mengalirkan umpan boiler dari :

a. Drum atas ke header (mechmar boiler).

b. Drum atas ke drum bawah (takuma boiler).

c. Drum bawah ke header (takuma boiler).

7. Tube Superheater

Berfungsi untuk menaikkan temperatur uap kering (satured steam) sampai

temperatur uap superheat (280 C – 300 C). Tube superheater berisi uap yang

berasal dari drum atas lalu dipanaskan gas panas dan selanjutnya didistribusikan

Page 51: YATNO - repository.umsu.ac.id

36

ke header uap untuk seterusnya digunakan oleh turbin. Biasanya berbelok-belok

yang mana ujung awal dihubungkan dengan uap drum atas sedang ujungnya

berhubungan dengan header steam. Material pipa terbuat dari low carbon steel

dengan campuran molybdenum.

8. Multicyclone Dust Collector

Berfungsi untuk menangkap abu yang terbawa gas panas agar tidak

langsung terbuang ke udara. Terdiri dari susunan cone yang akan menangkap abu

berdasarkan prinsip gaya sentrifugal dimana abu yang lebih berat akan jatuh ke

bawah dan gas panas akan dibuang ke cerobong. Abu yang ditangkap akan turun

ke hopper dan penurunan ke bak penampung diatur oleh rotary valve.

9. Cerobong Asap (Chimney)

Berfungsi untuk membuang gas sisa pembakaran dan menurunkan

temperatur gas panas dari dapur (1000 C) tersebut sebelum dibuang ke udara

(250 C – 300 C).

10. Ekonomiser

Berfungsi untuk menaikkan temperatur air umpan dengan memanfaatkan

sisa gas panas yang dialirkan melaui exchanger dan air umpan boiler dialirkan

melalui peralatan ini. Keuntungan dari ekonomiser adalah:

a. Mengurangi tegangan pada boiler pada saat air umpan dimasukkan

(mengurangi perbedaan temperatur air umpan dengan air pada drum

boiler).

Page 52: YATNO - repository.umsu.ac.id

37

b. Meningkatkan efisiensi boiler.

c. Pemakaian bahan bakar yang lebih efisien.

11. Pemanas Udara (Air Heater)

Berfungsi untuk menaikkan temperatur pembakaran pada dapur boiler.

Sisa gas panas dari ekonomiser kemudian dilakukan lagi melalui heat exchanger

(penukar panas) yang dipasangkan pada ducting force draft fan (FD Fan) untuk

menaikkan temperatur udara pembakaran yang dihembuskan pada dapur.

12. Insulasi/Refractory

Berfungsi untuk mengurangi panas yang hilang yang disebabkan tingginya

temperatur pada dapur boiler (± 1200 C) serta menjaga keamanan lingkungan dan

efisiensi boiler. Material refractory terbuat dari bahan castable/ramable

digunakan diantara pipa dan dikunci/dikuatkan dengan stud.

13. Peralatan Pemisah Air dan Uap

Berfungsi untuk memisahkan butir-butir air yang masih terbawa oleh uap

saat memasuki drum bagian atas yang terletak pada bagian dalam drum. Ada

beberapa tipe yang umum digunakan:

a. Dry Pipe

Uap masuk secara tangensial, karena air lebih berat dari uap, pemisahan

terjadi oleh gaya sentrifugal.

Page 53: YATNO - repository.umsu.ac.id

38

b. Chevron Drier

Saat steam masuk, air yang terikut akan mengenai plate beralur dan

mengalir ke bawah.

c. Cyclone Separator

Uap dimasukkan ke beberapa cyclone secara tangensial sehingga akibat

kecepatan aliran air terpisah disebabkan oleh gaya sentrifugal.

2.6.2 Bahan Bakar Ketel Uap (Boiler)

Agar kualitas uap yang dihasilkan dari ketel uap sesuai dengan yang

diinginkan/dibutuhkan maka dibutuhkan sejumlah panas untuk menguapkan air

tersebut, dimana panas tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar di ruang

bakar ketel. Untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna didalam ketel maka

diperlukan beberapa syarat, yaitu:

a. Perbandingan pemakaian bahan bakar harus sesuai (cangkang dan serabut)

b. Udara yang dipakai harus mencukupi.

c. Waktu yang diperlukan untutk proses pembakaran harus cukup.

d. Panas yang cukup untuk memulai pembakaran.

e. Kerapatan yang cukup untuk merambatkan nyala api.

Dalam hal ini bahan bakar yang digunakan adalah serabut dan cangkang,

adapaun alasan mengapa digunakan serabut dan cangkang sebagai bahan bakar

adalah:

a) Bahan bakar cangkang dan serabut cukup tersedia dan mudah diperoleh

dipabrik.

b) Harga lebih ekonomis.

Page 54: YATNO - repository.umsu.ac.id

39

c) Cangkang dan serabut merupakan limbah dari pabrik kelapa sawit apabila

tidak digunakan.

d) Nilai kalor bahan bakar cangkang dan serabut memenuhi persyaratan

untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan.

e) Sisa pembakaran bahan bakar dapat digunakan serbagai pupuk untuk

tanaman kelapa sawit.

Cangkang adalah sejenis bahan bakar padat yang berwarna hitam

berbentuk seperti batok kelapa dan agak bulat, terdapat pada bagian dalam pada

buah kelapa sawit yang diselubungi oleh serabut. Pada bahan bakar cangkang ini

terdapat berbagai unsur kimia antara lain : Carbon (C), Hidrogen (H2), Nitrogen

(N2), Oksigen (O2) dan Abu. Dimana unsur kimia yang terkandung pada cangkang

mempunyai persentase (%) yang berbeda jumlahnya., bahan bakar cangkang ini

setelah mengalami proses pembakaran akan berubah menjadi arang, kemudian

arang tersebut dengan adanya udara pada dapur akan terbang sebagai ukuran

partikel kecil yang dinamakan peatikel pijar. Apabila pemakaian cangkang ini

terlalu banyak dari serabut akan menghambat proses pembakaran akibat

penumpukan arang dan nyala api kurang sempurna, dan jika cangkang digunakan

sedikit, panas yang dihasilkan akan rendah.karena cangkang apabila dibakar akan

mengeluarkan panas yang besar.

Serabut adalah bahan bakar padat yang bebentuk seperti rambut, apabila

telah mengalami proses pengolahan berwarna coklat muda, serabut ini terdapat

dibagian kedua dari buah kelapa sawit setelah kulit buah kelapa sawit, didalam

serabut dan daging buah sawitlah minyak CPO terkandung. Panas yang dihasilkan

serabut jumlahnya lebih kecil dari yang dihasilkan oleh cangkang, oleh karena itu

Page 55: YATNO - repository.umsu.ac.id

40

perbandingan lebih besar serabut dari pada cangkang.disamping serabut lebih

cepat habis menjadi abu apabila dibakar, pemakaian serabut yang berlebihan akan

berdampak buruk pada proses pembakaran karena dapat menghambat proses

perambatan panas pada pipa water wall, akibat abu hasil pembakaran beterbangan

dalam ruang dapur dan menutupi pipa water wall,disamping mempersulit

pembuangan dari pintu ekspansion door (pintu keluar untuk abu dan arang) akibat

terjadinya penumpukan yang berlebihan.

Gambar 2.14 Cangkang dan Serabut Kelapa Sawit

2.7 Proses Konversi Energi Limbah Padat Kelapa Sawit

Untuk memperoleh energi listrik terdapat tahapan-tahapan dari sumber

bahan bakar menjadi energi listrik. Dari Gambar 2.15 terlihat bahwa cangkang

dan serabut dimasukkan ke dalam ruang bakar digunakan sebagai bahan bakar

untuk memanaskan ketel uap sehingga menghasilkan uap yang betekanan tingggi.

Ketel uap yang digunakan dalam proses pembakaran limbah ini adalah tipe

khusus yang menggunakan sistem grate. Berbeda dengan bahan bakar lain yang

tidak menggunakan sistem grate. Cangkang dan serabut ini dalam penggunaannya

menggunakan 25% cangkang dan serabut 75%, hal ini dikarenakan spesifikasi

Page 56: YATNO - repository.umsu.ac.id

41

boiler. Bila penggunaannya tidak sesuai maka akan merusak grate-nya. Setelah

dari pembakaran cangkang dan serabut akan memanaskan air sehingga

menghasilkan uap. Uap yang bertekanan tinggi dari boiler (20 kg/cm2 280 C)

mengalir melalui nozzle yang sekalius mengurangi tekanan uap sampai menjadi

bertekanan (19 kg/cm2 260 C) diatur dengan efisiensi 85%. Poros turbin berputar

dengan kecepatan yang cukup tinggi direduksi kecepatan putarnya oleh reduction

gear yang dipasang antara turbin dan generator sehingga diperoleh sinkronissi

kecepatan anatara turbin dan generator. Dan karena generator berputar maka akan

menimbulkan medan magnet listrik sehingga akan membangkitkan tenaga listrik.

Hasil sisa pembakaran dari cangkang dan serabut yaitu ash (debu) dibuang.

Debu hasil sisa pada pembakaran cangkang dan serabut ini masih banyak

mengandung kalori yang saat ini sedang diteliti untuk dipergunakan menjadi

pupuk, dimana abu hasil pembakaran cangkang dan serabut mengandung hara P =

1,74 – 2,61%, K = 16.6 – 24,9%, dan Ca = 7,1% (Indra Permata Kusuma, 2011).

Proses konversi limbah padat kelapa sawit menjadi energi listrik dan energi

uap panas, terlihat pada Gambar 2.15 di bawah ini:

Gambar 2.15 Proses Konversi Limbah Padat Kelapa Sawit Menjadi Energi Listrik

dan Energi Uap Panas (Kalor)

Page 57: YATNO - repository.umsu.ac.id

42

2.8 Kelistrikan Pabrik Kelapa Sawit

Proses pengolahan kelapa sawit menjadi CPO melalui beberapa tahapan

yang memerlukan konsumsi energi listrik. Semakin besar kapasitas produksi,

kompleksitas proses dan automation, konsumsi energi listrik yang di perlukan

semakin tinggi. Parameter umum konsumsi energi listrik (power consumption) di

pabrik pengolahan kelapa sawit yakni sebesar 17 - 19 kWh/ton TBS.

Penggunaan konsumsi energi listrik yang tinggi otomatis mempengaruhi

biaya operasional yang semakin tinggi. Bila biaya operasional terhadap

pemenuhan energi listrik yang tinggi lantas tidak diimbangi dengan peningkatan

produksi dan kapasitas pabrik, maka bakal menimbulkan kerugian yang besar.

Oleh karenanya perlu dilakukan upaya guna mengindentifikasi penyebab

tingginya penggunaan energi listrik di PKS. Dampak dari nilai konsumsi listrik

yang diatas standar bisa mengindikasikan adanya pemborosan energi atau

penggunaan beban yang besar, tetapi perlu pula ditinjau terlebih dahulu dari

pembebanan yang ada, selain itu konsumsi listrik yang tinggi bisa menyebabkan

tingginya biaya operasional jika penyumbang energi listrik banyak ditanggung

dari generator.

1. Penyediaan Energi (Power Plant)

Idealnya pabrik kelapa sawit mampu mandiri memenuhi kebutuhan

energinya. Limbah serabut (fiber) dan cangkang (shell) sawit digunakan untuk

bahan bakar boiler sebagai penghasil uap yang digunakan untuk penggerak turbin

pembangkit tenaga listrik juga sumber uap untuk proses perebusan dan

pengolahan.

Page 58: YATNO - repository.umsu.ac.id

43

Sumber energi yang terpasang pada parik kelapa sawit kapasitas 30 ton per

jam adalah 2 (dua) buah genset 400 kW, 1 (satu) buah genset 200 kW dan 1 (satu)

buah steam turbin generator 1200 kW yang dapat beroperasi secara bergantian

maupun bersama-sama. Genset dengan kapasitas 200 kW dioperasikan untuk

mensuplay kebutuhan domestik dan penerangan ketika pabrik dalam kondisi

belum aktif dan turbin belum bisa bekerja. Genset dengan kapasitas 2 x 400 kW

dioperasikan untuk penyalaan dan proses pertama pabrik hingga pabrik

menghasilkan fiber dan shell untuk bahan bakar boiler dan boiler mampu

menghasilkan steam dengan kapasitas yang diharapkan untuk menggerakkan

steam turbin hingga menghasilkan energi listrik secara continue.

Turbin dapat beroperasi normal jika tekanan steam berkisar 18 – 21 bar.

Jika tekanan kerja boiler menunjukkan tren penurunan hingga 15 bar maka turbin

tidak mampu di bebani untuk proses pabrik dan akan terjadi trip sehingga untuk

menjaga proses tidak berhenti secara mendadak, maka operator engine room

segera mengaktifkan genset 400 kw untuk di sinkron dengan turbin.

Jika keadaan ini sering terjadi konsekuensinya adalah naiknya biaya

operasional akibat pemakaian solar dan menambah kecapekan operator boiler

karena harus segera menyekrop bahan bakar ke dalam tungku boiler untuk

meningkatkan panas pembakaran dan meningkatkan kembali tekanan steam yang

seharusnya cukup di supplay dari fuel feedeng konveyor.

2. Sistem Distribusi (Distribution System)

System distribusi tenaga listrik pada pabrik kelapa sawit digambarkan

secara sederhana dengan mengirimkan sumber power yaitu genset dan turbin pada

Main Switchboard. Main Switchboard ini terhubung menjadi satu dengan Main

Page 59: YATNO - repository.umsu.ac.id

44

Distribution Board yang dilengkapi dengan pengaman berupa OCR, UVR, EFR,

RPR dan peralatan sinkron dan switching dan juga kapasitor bank untuk perbaikan

faktor daya. Kemudian melalui Main Distribution Board (MDB) akan di

distribusikan menuju Motor Control Centre (MCC) dan Sub Distribution Board

(SDB) pada masing - masing stasiun proses untuk kemudian mensuplay listrik

pada beban berupa gear motor, pompa, fan. untuk beban penerangan, Office dan

domestic akan di supplay dari Sub Distribution Board (SDB). Untuk beban yang

letaknya jauh dari sumber yaitu Raw Water Pump dan Effluent Treatment Plant,

drop voltage tegangan lebih dari 5% maka dipasang trafo Step-Up dan Step-Down

untuk perbaikan tegangan.

3. Konsumsi Energi (Power Consumption)

Untuk mengetahui karakteristik dan pemakaian beban listrik dapat dibaca

dengan alat ukur yang terpasang dipanel kamar mesin berupa kW-meter dan

amperemeter. Sedangkan energi listrik yang terpakai terukur melalui kWh-meter

yang terdapat dipanel masing-masing pembangkit. Beban bakal mengalami

fluktuasi dan menyesuaikan kebutuhan daya terhadap mesin atau listrik yang

digunakan masing-masing unit. Penggunaan daya listrik untuk proses pengolahan

lebih dominan sebesar 77,62%. Beban domestik menempati urutan kedua

mencapai 16,75%. Sedangkan beban lain berupa head office, kantor PKS,

Workshop KB, dan penerangan jalan memiliki nilai yang kecil berkisar 0,5 - 3%.

Sehingga penggunaan untuk beban ini tidak terlalu berpengaruh besar terhadap

daya yang ditanggung terhadap pembangkit. Beban listrik untuk domestik cukup

besar dalam menyumbang penggunaan daya listrik. Penggunaan daya listrik dari

Page 60: YATNO - repository.umsu.ac.id

45

beban domestik ini ditanggung oleh PKS sehingga perhitungan konsumsi energi

listrik terhadap kWh/ton TBS juga akan terpengaruh.

Kondisi pabrik, dalam keadaan mengolah dengan menggunakan

operasional 2 line. Untuk beban Head Office, Workshop Kantor Besar, Office DB

(PKS), Oil storage, Workshop DB (PKS), daya tidak secara terus menerus

terhadap beban yang digunakan selama proses pengolahan berlangsung. Pada

kondisi aktual untuk beban domestik, tingginya penggunaan listrik tercatat rata-

rata pada pukul 17.30 - 21.00. Ini terjadi lantaran waktu tersebut adalah waktu

istirahat dan kebanyakan masyarakat cenderung menggunakan listrik guna

menyalakan lampu rumah, menonton televisi atau perangkat lain yang

membutuhkan listrik. Sedangkan untuk proses pengolahan di pabrik kondisi

operasional tetap stabil. Adapun perbedaan daya listrik di pabrik digunakan

untuk beban lampu penerangan. Pengaman pada panel domestik digunakan untuk

memenuhi beban seluruh domestik. Saat satu jalur distribusi listrik dilakukan

terhadap kantor dan perumahan, otomatis panel domestik tidak boleh dimatikan.

Asumsi untuk beban domestik jika kebutuhan daya listrik untuk kantor

tetap, sedangkan untuk beban perumahan dimatikan maka memberikan pengaruh

terhadap konsumsi aktual. Asumsi ini tidak terikat terhadap penerapan waktu jika

listrik perumahan dimatikan karena penggunaan listrik di PKS untuk domestik

selama 24 jam. Dan asumsi ini bisa diterapkan jika hanya jalur distribusi listrik

atau pengaman untuk perumahan dan kantor dipisahkan.

4. Analisis Energi Listrik

Energi merupakan hal yang terpenting dalam suatu industri, termasuk

industri pertanian. Dalam kegiatan usaha industri diperlukan input produksi pada

Page 61: YATNO - repository.umsu.ac.id

46

tiap-tiap tahapan proses. Input produksi ini dapat dikonversi ke dalam bentuk

satuan energi, yaitu energi langsung, energi tak langsung (embodied energy), dan

energi manusia. Bentuk energi langsung adalah bahan bakar fosil, seperti bensin,

minyak diesel, minyak tanah, LPG, dan energi listrik. Sedangkan bentuk energi

tidak langsung adalah energi yang dibutuhkan untuk memproduksi bibit tanaman,

pupuk, pestisida, bahan-bahan lainnya yang berhubungan dengan proses produksi

untuk memproduksi peralatan dan mesin.

Energi yang sering digunakan dalam bidang industri adalah energi listrik.

Hal ini dikarenakan energi listrik memilki keunggulan sebagai berikut :

a) Efisiensi tinggi.

b) Peralatan penggerak lebih kecil.

c) Mudah dalam instalasinya.

d) Putaran lebih mudah diatur.

Analisis energi listrik bertujuan untuk menghitung nilai energi listrik yang

digunakan dalam setiap tahap di dalam suatu sistem produksi secara keseluruhan.

Analisis tersebut dapat digunakan untuk memahami dan memperbaiki bagaimana,

dimana, dan bila energi listrik digunakan secara efektif dan efisiensi.

Pelaksanaan metode analisis proses di pabrik kelapa sawit mencakup

analisis energi listrik keseluruhan yaitu sejak penerimaan bahan baku hingga

proses pengolahan atau sejak proses penerimaan tandan buah segar (TBS) di

pabrik hingga proses pengolahan minyak sawit (CPO). Dengan analisis ini

diharapkan akan mendapat gambaran seberapa jauh pemakaian energi listrik per

kilogram output (intensitas energi). selain itu, analsis proses akan dapat

memberikan aliran energi listrik berdasarkan tahapan proses, sehingga

Page 62: YATNO - repository.umsu.ac.id

47

memungkinkan untuk mengetahui adanya pemborosan energi listrik pada tahap

tertentu. Hal ini sangat penting dalam membantu usaha penghematan energi listrik

dan menghasilkan proses produksi yang hemat energi listrik.

Secara umum energi listrik didekati dengan menggunakan persamaan

sebagai berikut :

Dimana :

EL = Energi listrik ysng digunakan (kJ/kg)

P = Daya peralatan/motor (kW)

Efm = Faktor Efisiensi (%)

Pf = Faktor Daya (%)

M = Kapasitas produksi (kg/jam)

Sedangkan untuk menghitung daya listrik (fasa tiga) digunakan rumus:

P = √ x V x I x Cos φ

Dimana:

P = Daya listrik (kW)

V = Tegangan (volt)

I = Arus (ampere)

Cos φ = Faktor daya

2.9 Proses Pengolahan Kelapa Sawit (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

Pengolahan tandan buah segar (TBS) sampai diperoleh minyak sawit kasar

(Crude Palm Oil, CPO) dan inti sawit dilaksanakan melalui proses yang cukup

Page 63: YATNO - repository.umsu.ac.id

48

panjang. Dengan perkembangan teknologi yang semakin maju, proses pengolahan

kelapa sawit terus disempurnakan baik dengan meningkatkan mutu bahan baku

maupun proses pengolahan pabrik.

Proses terciptanya TBS dimulai dari pembibitan, pemulihan bibit kelapa

sawit, pemanenan, dan pengangkutan sangat mempengaruhi mutu yang dihasilkan

di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina. Agar memperoleh hasil panen yang baik

maka diperlukan proses pengolahan TBS di (PKS) yang baik juga untuk menekan

penurunan mutu dan kehilangan (losses) selama proses berlangsung. (PKS) PTPN

IV Unit Usaha Adolina memiliki kapasitas produksi sebesar 30 ton TBS/jam.

Proses pengolahan kelapa sawit melewati beberapa tahap agar diperoleh

minyak sawit berkualitas baik. Tahap-tahap tersebut meliputi beberapa stasiun

yaitu:

1. Stasiun Penimbangan (Weight Bridge).

2. Stasiun Penerimaan Buah (Fruit Reception Station).

3. Stasiun Perebusan (Sterilizer Station).

4. Stasiun Penebah (Threshing Station).

5. Stasiun Kempa (Pressing Station).

6. Stasiun Pemurnian Minyak (Clarification Station).

7. Stasiun Pengolahan Biji (Nut Plant Station).

Sedangkan untuk pendukung pengolahan TBS menjadi CPO ada beberapa

stasiun yang digunakan, yaitu:

1. Stasiun Ketel Uap (Boiler).

2. Stasiun Kamar Mesin (Power House).

3. Stasiun Pengolahan Air (Water Treatment & Demin Plant).

Page 64: YATNO - repository.umsu.ac.id

49

2.9.1 Stasiun Penimbangan (Weight Bridge)

Tandan buah segar yang tiba di PKS diarahkan menuju proses awal

pengolahan kelapa sawit dimulai dari stasiun timbangan. Stasiun timbangan di

gunakan untuk penimbangan TBS yang di angkut menggunakan mobil angkut

(truk), penimbangan diawali dengan menimbang bobot keseluruhan kendaraan

dan TBS kemudian ditimbang kembali truk pengangkut setekah di kosongkan dari

muatan TBS, penimbangan barang lain yang terkait dengan aktifitas pabrik seperti

penimbangan (kernel) dan tankos (tandan kosong). Jembatan penimbangan yang

terdapat di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina menggunakan tipe Hybrid System

dengan kapasitas maksimum 50 ton. Jembatan ini memiliki panjang 12000 mm

dan lebar 3000 mm serta ketelitian pengukuran yang diizinkan sebesar 10 kg.

Proses penimbangan pada (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

menggunakan 2 sistem yaitu sistem digital dan sistem manual. Prinsip kerja

digital menggunakan alat bantu komputer yang terhubung dengan sensor yang

terdapat di bawah landasan (permukaan) timbangan, kemudian hasil penimbangan

akan muncul secara otomatis pada layar komputer dan akan dihubungkan secara

langsung ke kantor pusat dengan menggunakan system LAN (Local Areal

Network). Sedangkan prinsip kerja pada system manual menggunakan alat

timbangan yang dioperasikan secara manual oleh operator. Timbangan manual

hanya digunakan jika tidak terdapat arus listrik untuk timbangan sistem digital

atau saat kondisi cuaca dalam keadaan hujan.

Pada saat melakukan proses penimbangan, setiap truk yang mengangkut

TBS ke pabrik akan ditimbang sebagai Bruto dan setelah dikeluarkan TBS di

Loading Ramp (Penimbunan Buah) sebagai Tarra. Buah yang tidak sesuai norma

Page 65: YATNO - repository.umsu.ac.id

50

(hasil sortasi) (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina akan dimasukkan kembali ke

dalam truk dan juga akan dihitung sebagai Tarra.

Sedangkan pada penimbangan truk tangki CPO, sebelum melakukan

penimbangan mandor melakukan pemeriksaan pada setiap truk tangki CPO.

Kelengkapan standar yakni satu unit ban cadangan, dongkrak, dan kunci roda

boleh tidak diturunkan saat penimbangan, tetapi pengganjal ban dan lain-lain

termasuk supir tidak boleh berada di dalam truk. Hal ini dilakukan agar berat yang

ditimbang tidak bertambah.

Untuk berat bersih TBS yang masuk dihitung dengan rumus:

Gambar 2.16 Stasiun Penimbangan (Weight Bridge)

2.9.2 Stasiun Penerimaan Buah (Fruit Reception Station)

Stasiun penerimaan buah adalah proses pengolahan buah kelapa sawit

dimulai dari penimbangan buah sampai dengan pemindahan buah ke lori rebusan.

Netto = Brutto – Tarra

Page 66: YATNO - repository.umsu.ac.id

51

Tahapan prosesnya antara lain :

1) Proses Penimbangan Buah (Weight Bridge).

2) Proses Penimbunan dan Pemindahan Buah (Loading Ramp).

3) Lori Rebusan (Boogies and Cages) dan Transfer Carriage.

Transfer Ramp adalah tempat penerimaan tandan buah segar (TBS)

dimana sebelumnya truk pengangkut telah melalui jembatan timbang, sehingga

diketahui berat bruto tandan buah segar yang masuk ke pabrik. Selain untuk

penerimaan TBS, tempat ini juga berfungsi tempat mencurahkan TBS ke dalam

lori rebusan. Karena berfungsi sebagai pencurah ke lori rebusan, maka disebut

juga sebagai loading ramp. Sortasi dilakukan di tempat ini pula sesuai ketentuan

yang telah di tetapkan oleh bagian pengendalian mutu.

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina mempunyai 1 loading ramp dengan

15 pintu berkapasitas 15 ton TBS. Kapasitas total kompartemen minimum = 40 %

x kapasitas pabrik x 20 jam. Untuk ketahanan kisi-kisi loading ramp, bagian atas

(tempat jatuhnya buah) sepanjang loading ramp dilapisi plat besi dengan lebar 2

meter. Hal ini disesuaikan dengan rata-rata jatuhnya buah dari bak truk ke

kompartemen ± 1,7 meter. Kemiringan lantai loading ramp 270°C terhadap

bidang datar dan setiap pintu kompartemen menggunakan pintu tegak lurus

(vertikal) yang digerakkan oleh hidrolik untuk membuka atau menutup dengan

power pack penggerak sistem hidrolik 1 unit berdaya 7,5 HP.

Pengisian yang baik jika lori dapat memuat TBS sebanyak kapasitas

normal. Pengisian yang tidak penuh akan menyebabkan penurunan kapasitas oleh

sterilizer atau sebalikya pengisian yang terlalu penuh akan mengakibatkan pintu,

maupun pelat menjadi aus dan rusak atau buah jatuh dalam rebusan.

Page 67: YATNO - repository.umsu.ac.id

52

Gambar 2.17 Stasiun Penerimaan Buah (Loading Ramp)

2.9.3 Stasiun Perebusan (Sterilizer Station)

Stasiun rebusan adalah proses pemindahan dari lori rebusan ke sterilizer

(rebusan), merebus buah, dan mengeluarkan serta mengangkat lori yang berisi

rebusan TBS ke proses selanjutnya (Stasiun Penebah/Threser). Baik buruknya

mutu dan jumlah hasil olah suatu pabrik kelapa sawit, terutama ditentukan oleh

keberhasilan rebusan. Sterilizer (rebusan) adalah bejana bertekanan yang

digunakan untuk merebus buah.

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina memiliki 3 unit rebusan dengan

kapasitas masing-masing rebusan 25 ton (berisi 10 lori dengan kapasitas 2,5 ton

TBS/lori). Namun hanya 2 (dua) unit yang dioperasikan, sedangkan 1 (satu) unit

menjadi cadangan. Siklus yang dibutuhkan untuk di rebusan ± 90 - 95 menit.

Maka perhitungan jumlah rebusan yang dioperasikan adalah sebagai

berikut:

Page 68: YATNO - repository.umsu.ac.id

53

1. Rata-rata isian lori : 2500 kg

2. Siklus merebus : 100 menit

3. Jumlah lori dalam satu rebusan : 10 buah

4. Kapasitas olah : 30 ton TBS/jam

5. Kapasitas olah dengan mengoperasikan 2 rebusan : 2 x 10 lori x 2,5

ton/lori x 60/100 = 30 ton TBS/jam

Rebusan yang digunakan berbentuk silinder berdiameter 2070 mm dengan

panjang 27000 mm dengan sistem 2 pintu. Bagian luar bahan rebusan dilapisi

dengan glass wool setebal 50 mm dan ditutupi dengan plat aluminium setebal 1

mm. Adapun proses perebusan bertujuan antara lain:

1. Mematikan aktifitas enzim.

2. Mempermudah pelepasan buah dari tandan.

3. Mempermudah pemisahan minyak dari daging buah.

4. Menurunkan kadar air dalam buah.

5. Memudahkan penguraian serabut pada biji.

6. Memisahkan antara inti dan cangkang.

Proses sterilization dilakukan dengan sistem perebusan tiga puncak

(Tripple Pack). Sistem perebusan tiga puncak yaitu jumlah puncak yang terbentuk

selama proses perebusan akibat dari tindakan pemasukan uap, penahanan, dan

pembuangan uap selama proses perebusan satu siklus. Yang dimaksud dengan

waktu lama perebusan adalah waktu yang dipergunakan untuk proses merebus

mulai dari memasukkan uap pada puncak satu sampai dengan mengeluarkan uap

(blow up) pada puncak ke tiga. Waktu perebusan yang terlalu lama dan terlalu

cepat akan mempengaruhi warna minyak yang diperoleh. Waktu perebusan yang

Page 69: YATNO - repository.umsu.ac.id

54

terlalu cepat akan membuat losses minyak pada air rebusan yang bertambah buah

kurang masak, sehingga brondolan sukar lepas dari tandan, proses pelumatan

dalam digester tidak sempurna sehingga sebagian daging buah tidak lepas dari biji

yang mengakibatkan losses minyak pada ampas dan biji bertambah, dan biji yang

dihasilkan tidak bersih. Dengan menggunakan mikrokontroler ATMEL AT89851

yang mengatur pembuangan uap dengan waktu yang sudah ditentukan untuk

mencapai tekanan yang ditentukan.

Tekanan pada sistem perebusan 3 puncak adalah:

1. Puncak Pertama : 2,0 – 2,5 kg/cm2

2. Puncak Kedua : 2,5 – 3,0 kg/cm2

3. Puncak Ketiga : ± 3,0 kg/cm2

Gambar 2.18 Grafik Perebusan Tiga Puncak

Page 70: YATNO - repository.umsu.ac.id

55

Keterangan :

0 – A : Membuang udara selama 3 menit

A – B : Pemasukan Steam dari tekanan 0 - 2 kg/cm2 selama 8 menit

B – C : Pembuangan Steam dari tekanan 2 - 0 kg/cm2 selama 2 menit

C – D : Pemasukan Steam dari tekanan 0 - 2,5 kg/cm2 selama 9 menit

D – E : Pembuangan Steam dari tekanan 2,5 - 0 kg/cm2 selama 2 menit

E – F : Pemasukan Steam dari tekanan 0 - 3 kg/cm2 selama 12 menit

F – G : Menahan tekanan Steam tetap 3 kg/cm2 selama 45 menit

G – H : Pembuangan Steam tetap dari tekanan 3 - 0 kg/cm2

H – I : Mengeluarkan buah masak & memasukkan buah mentah selama 10 menit

0 – I : Satu siklus perebusan selama 100 menit

Gambar 2.19 Stasiun Perebusan (Sterilizer)

Page 71: YATNO - repository.umsu.ac.id

56

2.9.4 Stasiun Penebahan (Threshing Station)

Stasiun penebah adalah stasiun pemisahan brondolan dengan janjangan

kosong. Ketidak sempurnaan proses pengolahan pada stasiun ini akan

mempengaruhi efisiensi pabrik. Keberhasilan perebusan jika tidak didukung

penebahan yang baik maka kehilangan minyak akan tinggi. Oleh sebab itu perlu

ditambahkan bahwa keberhasilan penebahan juga tergantung pada proses

perebusan. Proses stasiun penebah terdiri-dari :

1. Pengisi Otomatis (Automatic Feeder).

2. Penebah (Threser).

3. Conveyor Tandan Kosong (Empty Bunch Conveyor).

4. Conveyor Buah (Fruit Conveyor).

5. Timbah Buah (Fruit Elevator).

Tujuan dari penebahan buah adalah untuk melepaskan semua buah steril

dari tandannya dan memisahkan buah yang terlepas dengan tandannya. Tandan

buah segar yang telah selesai direbus dari sterilizer akan ditarik keluar

menggunakan capstand. Lori-lori yang keluar dari rebusan diangkat menggunakan

hoisting crane dan dituangkan ke auto feeder dengan memutar lori 360°C. Setelah

dituangkan, lori kembali di letakkan menuju rel pengisian ulang TBS.

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina memiliki 2 unit Hoisting Crane yang

berkapasitas 5 ton/unit, 1 unit lagi berfungsi sebagai cadangan, memiliki 2 jenis

elektromotor yaitu elektromotor naik turun dengan kapasitas 14 kW, 2560 rpm,

380 volt, dan dengan kecepatan 6 m/menit serta elektromotor maju mundur

dengan kapasitas 5,7 kW, 2560 rpm, 400 volt dan kecepatan 9 m/menit . Dan

memiliki 3 unit thresher yang berfungsi untuk menyempurnakan proses

Page 72: YATNO - repository.umsu.ac.id

57

perontokan, memiliki elektromotor dengan kapasitas 14 HP, 11 kW, 21 Amp, 380

volt, 1450 rpm dan putaran gearbox 24 rpm. Untuk tandan kosong sendiri

didistribusikan dengan empty bunch conveyor untuk didistribusikan ke

penampungan empty bunch.

Gambar 2.20 Stasiun Penebah Buah (Threshing Station)

2.9.5 Stasiun Kempa (Press Station)

Stasiun kempa adalah stasiun pertama dimulainya pengambilan minyak

kasar dari buah melalui proses pelumatan dan mengempa. Baik buruknya

pengoperasian peralatan ini mempengaruhi efisiensi pengutipan minyak.

Pengepresan berfungsi untuk memisahkan minyak kasar (crude oil) dari daging

buah (pericarp). Temperature yang digunakan dalam proses pelumatan adalah 90-

95 C dengan tekanan sebesar 3,5 kg/cm2. (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

memiliki 3 unit digester yang memilki volume sebesar 3,2 – 3,5 m3 untuk setiap

Page 73: YATNO - repository.umsu.ac.id

58

digester. Sistem kerja digester awalnya buah hasil penebahan akan diisi penuh

sebanyak 75%, kemudian diputar selama 15 menit dan line press dibuka.

Dari pengepresan tersebut akan diperoleh minyak kasar dan ampas serta

biji. Biji yang bercampur dengan serabut masuk ke alat cake breaker conveyor

untuk di pisah antara biji dan seratnya, sedangkan minyak kasar dialirkan ke

stasiun klarifikasi (pemurnian). Proses di Stasiun Kempa ada beberapa tahapan

proses, yaitu :

1. Proses pada ketel adukan (Digester).

2. Proses pada kempa (Screw Press).

3. Pemecah ampas kempa (Cake Breaker).

4. Pemisah biji dan ampas (Dipericarper).

Berondolan yang keluar dari thresser jatuh ke conveyor, kemudian

diangkut dengan fruit elevator ke top cross conveyor yang mendistribusikan

berondolan ke distributing conveyor untuk dimasukkan dalam tiap-tiap digester.

Digester adalah tangki silinder tegak yang dilengkapi pisau-pisau pengaduk

dengan kecepatan putaran 25 - 26 rpm, sehingga brondolan dapat dicacah di

dalam tangki ini. Bila tiap-tiap digester telah terisi penuh maka brondolan menuju

ke conveyor recycling, diteruskan ke elevator untuk dikembalikan ke digester.

Tujuan pelumatan adalah agar daging buah terlepas dari biji sehingga mudah di-

press. Untuk memudahkan pelumatan buah, pada digester di inject steam bersuhu

sekitar 90 – 95 C.

Berondolan yang telah lumat masuk ke dalam screw press untuk diperas

sehingga dihasilkan minyak (crude oil). Pada proses ini dilakukan penyemprotan

air panas agar minyak yang keluar tidak terlalu kental (penurunan viscositas)

Page 74: YATNO - repository.umsu.ac.id

59

supaya pori-pori silinder tidak tersumbat, sehingga kerja screw press tidak terlalu

berat. Penyemprotan air dilakukan melalui nozzle-nozzle pada pipa berlubang

yang dipasang pada screw press. Kapasitas mesin screw press yang digunakan

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina yaitu 10 – 12 ton TBS/jam. Tekanan mesin

press harus diatur, karena bila tekanan terlalu tinggi dapat menyebabkan inti

pecah dan screw press mudah aus. Sebaliknya, jika tekanan mesin press terlalu

rendah maka oil losses di ampas tinggi. Minyak hasil mesin press kemudian

menuju ke sand trap tank untuk pengendapan. Hasil lain adalah ampas (terdiri

dari biji dan fiber), yang akan dipisahkan dengan menggunakan cake breaker

conveyor (CBC).

Gambar 2.21 Stasuin Kempa (Pressing Station)

2.9.6 Stasiun Pemurnian Minyak (Clarification Station)

Minyak yang berasal dari stasiun press masih banyak mengandung

kotoran-kotoran yang berasal dari daging buah seperti lumpur, air dan lain-lain.

Page 75: YATNO - repository.umsu.ac.id

60

Untuk mendapatkan minyak yang memenuhi standar, maka perlu dilakukan

pemurnian terhadap minyak tersebut.

Stasiun pemurnian minyak berfungsi untuk memisahkan minyak dengan

kotoran serta unsur-unsur yang mengurangi kualitas minyak dan mengupayakan

kehilangan minyak seminimal mungkin. Hal ini berarti terdapat prisnip-prinsip

perlakuan untuk memisahkan antara minyak dan non-minyak. Agar pemisahan

tersebut dapat terjadi dengan sempurna, maka proses dilakukan secara bertahap

mulai dari stand trap tank sampai ke vacuum dryer. Disamping itu, sludge dari

CST diproses melalui sludge tank sampai ke decanting basin/bak masin.

Pada stasiun ini terdiri dari beberapa unit alat pengolah untuk memurnikan

minyak produksi, yang meliputi :

1. Sand Trap Tank

2. Vibrating Screen

3. Crude Oil Tank

4. Continous Settling Tank (CST)

5. Oil Tank

6. Purifier

7. Vacum Dryer

8. Sludge Oil Tank

9. Sludge Vibrating Screen

10. Sludge Centrifuge

11. Fat Pit

12. Storage Tank

Page 76: YATNO - repository.umsu.ac.id

61

Gambar 2.22 Stasiun Pemurnian Minyak (Clarification Station)

2.9.7 Stasiun Pengolahan Biji (Nut Plant Station)

Campuran ampas atau serabut (fiber) dan biji (nut) yang keluar dari screw

press diproses kembali untuk menghasilkan cangkang (shell) dan serabut (fiber)

yang digunakan sebagai bahan bakar boiler dan inti sawit (kernel) sebagai bahan

baku yang siap dipasarkan. Bahan baku ini (kernel) akan diproduksi lebih lanjut

menjadi PKO (Palm Kernel Oil) di PTPN IV Unit Usaha Pabatu.

Kernel recovery meliputi aspek kegiatan pemecahan biji, pemisahan kernel

dari cangkang, pengeringan serta penyimpanan kernel. Pada stasiun ini dilakukan

aktifitas pemisahan serabut dari biji, pemisahan inti dari cangkangnya dan juga

pengeringan inti. Tahapan-tahapan proses pada stasiun pemecah biji (kernel)

adalah :

1. Cake brake conveyor

2. Depericarper

3. Nut polishing drum

4. Nut transport

Page 77: YATNO - repository.umsu.ac.id

62

5. Nut silo

6. Nut grading drum

7. Ripple mill dan super craker

8. LTDS (Light Tenera Dust Separation)

9. Kernel grading drum

10. Claybath

11. Kernel silo

12. Kernel storage

Gambar 2.23 Stasiun Pengolahan Biji (Nut Plant Station)

Page 78: YATNO - repository.umsu.ac.id

63

Gambar 2.24 Alur Proses Dan Material Balance Pengolahan Kelapa Sawit (PKS)

PTPN IV Unit Usaha Adolina

Loading Ramp

Kap. 15 x 15 Ton/TBS Weight Bridge kap. 50 ton

(Jembatan Timbang)

Sterilizer (Rebusan)

Kap. 9 – 10 lori

Hoisting Crane Kap. 5 Ton

Steam P. 2.8 – 3.0

T. 130 – 135 ͦ C

Thresher (Bantingan) 88 %

Digester (Pengaduk) 67 %

Air Condesat 12 %

Screw Press (Kempa)

Bunch Cruisher

Empty Bunch

Hopper (21 %)

Land

Aplication

CBC 27 %

Depercarper

Polishing Drum

Destoner

Nut Grading Drum

Nut Hopper 12,5 %

Rippel Mill

LTDS 1 – 2

0.11

HydroCyclone

Winawing 0.12%

Hopper Kernel Pengiriman

Kolam Limbah Deoling Pana Fat – Pit no. 1

Fat – Pit no. 2

Pengiriman Decanting Basin

Fibre

Cyclone

14 %

B

O

I

L

E

R

Shell (Cangkang)

6,5 %

Kernel Drier

(Silo Inti) 5,5 %

Sand Trap Tank

Vibrating Screen

Crude Oil Tank (Ro)

Kap. 12 m3

Balance Tank

CST ˂ 5 % Continious

Settling Tank ˂ 5 %

Sludge Tank

Pre Cleaner

Balance Tank

Oil Tank Kap. 10 m3

Vacum Drier T.750 mhg

Storage Tank

T. 40 – 45 ͦC

Sludge Separator

Kap. 4.5 ton to

Sludge/jam

Oil Purifier

K.A : 0.40-80%

K.Kot: 0.20-0.40

Komposisi Cairan

Minyak : 60 %

Air : 25 %

Nos : 15 %

K.Air 0.40-0.80 %

K.kotoran 0.20-.40 %

0.28 %

0.11 %

60 %

0.11 %

T.Uap

18-19 kg/m3

Air Suplesi 15-20 %

Mes 30-40

900C - 950C

V: 3.2-3.5 m3

Kap. 30 ton TBS/jam

P. 30-50 BAR

900 C - 950 C

TBS 100 %

PH.7-9

BOD.3000-5000 mg/I

Page 79: YATNO - repository.umsu.ac.id

64

2.10 Sarana Pendukung Pengolahan Kelapa Sawit (PKS) PTPN IV Unit

Usaha Adolina

Sarana pendukung adalah sarana yang diperlukan untuk memperlancar

jalannya proses produksi (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina. Sarana pendukung

di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina diantaranya adalah stasiun penyediaan

uap (boiler), stasiun kamar mesin (power house), pembangkit tenaga listrik (steam

engine), stasiun penyedia air (water treatment & demin plant).

2.10.1 Penyediaan Energi

Energi dalam dunia industri sangat penting karena energi tersebut dapat

dikonversikan ke berbagai bentuk energi lain. Untuk memenuhi kebutuhan uap

pada bagian pengolahan dan pembangkit tenaga listrik, dibutuhkan mesin

pendukung yang dapat menghasilkan uap panas. Sarana penyediaan energi di

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina adalah Stasiun Ketel Uap (boiler) dan

Stasiun Kamar Mesin (power house).

2.10.1.1 Stasiun Ketel Uap (Boiler)

Stasiun ketel uap (boiler) merupakan sumber energi uap yang akan

digunakan untuk menggerakkan mesin-mesin pabrik. Sistem yang digunakan

terdiri dari sistem air umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar. (PKS) PTPN

IV Unit Usaha Adolina mempunyai 2 unit boiler, tetapi hanya 1 saja yang dipakai,

sedangkan 1 unit lagi sebagai cadangan (stand by). Kapasitas uap boiler adalah 18

ton uap/jam, kapasitas air umpan 20 ton/jam, dan kapasitas uap produksi 18 – 19

ton uap/jam. Bahan bakar menggunakan limbah padat hasil pengolahan kelapa

Page 80: YATNO - repository.umsu.ac.id

65

sawit yaitu cangkang dan serabut. Jenis ketel uap yang digunakan adalah jenis

ketel uap pipa air (boiler water tube) dimana air yang di panaskan berada dalam

pipa dan berubah menjadi uap (steam) secara terus menerus. sedangkan gas panas

hasil pembakaran mengalir melalui sela-sela pipa.

Gambar 2.25 Bagan Alir Penggunaan Uap

Gambar 2.26 Ruang Bahan Bakar Boiler Pada Stasiun Ketel Uap

Boiler

Penerangan

pabrik dan

perumahan

Turbin

BPV

Generator

Instalasi

pengolahan

Sarana

Pendukung

Pengolahan CPO

Listrik

Uap

Uap Bekas

Uap

Page 81: YATNO - repository.umsu.ac.id

66

2.10.1.2 Stasiun Kamar Mesin (Power House)

Didalam kamar mesin terdapat mesin pembangkit energi listrik atau power

plant (lihat Tabel 3.9) yang merupakan bagian stasiun pusat tenaga dimana tenaga

istrik diperoleh, pembangkit listrik tenaga diesel yang mempunyai bahan bakar

solar dan pembangkit listrik tenaga uap (turbin uap) yang menggunakan uap

sebagai tenaga penggerak.

1. Turbin Uap

Turbin uap merupakan alat untuk mengkonversikan energi dari steam

menjadi energi mekanis (putaran) untuk membangkitkan energi listrik melalui

alternator. Rangkaian pembangkit listrik tenaga uap terdiri dari 1 unit turbin uap,

1 unit gear box, dan 1 unit alternator. (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

melaukan sinkronisasi terhadap turbin uap dan diesel genset. Artinya, pada saat

melalui proses pengolahan, diesel dioperasikan terlebih dahulu. Kemudian jika

sinkronisasi berhasil, beban genset di turunkan dan beban turbin uap dinaikkan.

Frekuensi dan voltase turbin adalah 50 Hz dan 380 volt. Uap yang digunakan pada

turbin uap merupakan uap kering.

Gambar 2.27 Turbin Uap No. 2 Berkapasitas 1000 kVA

Page 82: YATNO - repository.umsu.ac.id

67

2. Genset (Diesel-Generator)

Saat tenaga yang dihasilkan turbin berkurang, maka genset diparalelkan

dengan turbin. Genset juga diperlukan untuk menggantikan peran turbin pada saat

pabrik tidak mengolah. Genset (Generator set) merupakan generator dengan

diesel engine yang berfungsi sebagai start awal proses dan juga pada saat tenaga

yang dihasilkan dari turbin tidak mencukupi untuk pengolahan. Jika turbin

mampu digunakan untuk proses pengolahan, maka genset tidak perlu

dioperasikan. Tetapi bila beban lebih maka genset akan digunakan secara paralel

dengan turbin. Pada akhir pengoalahan, genset mulai dioperasikan kembali.

Voltase pada genset harus dipastikan berada pada batas normal yaitu 380 Volt –

400 Volt.

Gambar 2.28 Genset (Disel-Generator) Berkapasitas 500 KVA dan 250 KVA

3. Panel Kontrol

Panel kontrol adalah lemari pembangkit untuk mendistribusikan tenaga

listrik ke stasiun-stasiun di dalam pabrik dan peralatan lain yang menggunakan

Page 83: YATNO - repository.umsu.ac.id

68

listrik. Panel ini dilengkapi dengan saklar-saklar pembagi ke stasiun-stasiun,

kapasitor,syncroizer, dan alat-alat ukur listrik.

Gambar 2.29 Panel Kontrol Utama Pada Kamar Mesin

4. Listrik PLN (Perusahaan Listrik Negara)

Sumber listrik PLN hanya digunakan pada saat Genset mengalami

kerusakan, arus listrik PLN hanya digunakan pada perkantoran, fasilitas umum

dan perumahan di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina.

5. Back Presseur Vessel (BPV)

Jika steam (uap) yang dibutuhkan tidak mencukupi, dapat dibantu dengan

mengalirkan uap langsung dari turbin yang dikirim melalui kran bypass. Uap sisa

dari turbin yang masuk ke BPV akan dikonversikan menjadi uap basah denagan

cara menginjeksikan air. Tekanan steam yang dugunakan dalam proses

pengolahan adalah 2,8 – 3,5 kg/cm2. Back Presseur Vessel berfungsi untuk

mengumpulkan uap dari turbin yang mempunyai tekanan 3,0 kg/cm2 dan akan

didistribusikan kepada unit yang membutuhkan uap. (PKS) PTPN IV Unit Usaha

Page 84: YATNO - repository.umsu.ac.id

69

Adolina memiliki Back Presseur Vessel yang dilengkapi dengan manometer,

thermometer, dan bypass yang dilengkapi dengan reducer valve. Alat ini adalah

bejana tekanan yang menampung exhaust system dari turbin uap untuk disalurkan

ke stasiun-stasiun pengolahan yang membutuhkan steam terutama pada stasiun

perebusan. Supply utama berasal dari steam bekas turbin uap. Dalam

pengoperasian Back Presseur Vessel perlu memperhatikan faktor-faktor agar tidak

terjadi kesalahan (kerusakan dan bahaya) diantaranya yaitu menjaga tekanan Back

Presseur Vessel pada tekanan 2,8 – 3,5 kg/cm2 , membuang uap jika tekanan

melebihi 3,5 kg/cm2 , dan mengatur distribusi steam agar semua proses

pengolahan berjalan lancar.

Gambar 2.30 Back Presseur Vessel (BPV)

2.10.2 Penyediaan Air

Penyediaan air merupakan hal terpenting dalam pabrik kelapa sawit guna

mendukung proses pengolahan kelapa sawit berjalan lancar. Sarana penyediaan

Page 85: YATNO - repository.umsu.ac.id

70

air di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina terdiri dari Stasiun Water Treatment

dan Stasiun Demin Plant.

2.10.2.1 Stasiun Water Treatment

Untuk memenuhi standar kegiatan pabrik terutama air untuk boiler harus

memenuhi standar tertentu untuk menghindari sifat korosi. Korosi yang terjadi

pada boiler disebabkan terutama oleh pH dan oksigen. Oleh karena pH harus

dipertahankan pada nilai 10,5 – 11,5 pH. Pengurangan oksigen dilakukan dengan

proses deaeresi yang efektif dan bahan kimia yang digunakan untuk

mengendalikan oksigen adalah sulphite. Pengendalian korosi di boiler dilakukan

dengan menggunakan bahan kimia (sludge conditioner). Proses pengolahan air

mencakup pengoperasian, penjernihan, penyaringan, dan pelunakan. Proses

pengolahan air akan didistribusikan untuk air domestik, yaitu air yang digunakan

di kegiatan pabrik dan pemukiman penduduk (karyawan). Dalam water treatment

dikenal dengan istilah internal water treatment yaitu proses pengolahan air untuk

memenuhi operasional pabrik.

Proses pengolahan air terdiri dari:

1. Internal Water Treatment

a. Water Clarifier Tank

b. Bak Water Basin

c. Sand Filter

d. Menara Air

2. External Water Treatment

a. Raw Water Treatment

Page 86: YATNO - repository.umsu.ac.id

71

b. Sedimentasi

c. Floculation dan Coagulation

d. Filtration

e. Demineralitation

f. Deaerator

2.10.2.2 Stasiun Demin Plant

Demint plant adalah stasiun yang berfungsi untuk memurnikan air dari

mineral-mineral yang terdiri dari Anion Exchanger dan Cation Exchanger. Anion

Exchanger berfungsi untuk menukar garam terhadap hidrolisis, sedangkan Cation

Exchanger berfungsi untuk menukar mineral-mineral terhadap asam. Fasilitas

yang terdapat pada stasiun demin plant adalah:

a. Cation Tank

b. Anion Tank

c. Boiler Feed Water Tank

Gambar 2.31 Fasilitas Pada Stasiun Demin Plant

Page 87: YATNO - repository.umsu.ac.id

72

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan sejak 12 Oktober 2015 s/d 12 November 2015

yang meliputi studi pustaka, pengambilan data, dan analisis data. Sedangkan

tempat penelitian di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina, Kecamatan

Perbaungan, Sumatera Utara.

3.2 Metode Pengambilan Data

Dalam penulisan Skripsi ini, metode-metode yang digunakan adalah

sebagai berukut :

1. Studi Literatur

Pada tahapan ini dilakukan pencarian bahan untuk pendalaman materi guna

menyelesaikan masalah yang dirumuskan, seperti pencarian bahan pustaka dan

jurnal yang mendukung penelitian. Studi literatur dilakukan agar dapat

digunakan sebagai panduan informasi untuk mendukung keperluan dalam

pelaksanaan penelitian dan penyelesaian laporan tugas akhir.

2. Pengambilan Data Lapangan

Melakukan pengamatan data yang diberikan ditinjau dari Jumlah Potensi

Limbah Padat Kelapa Sawit Sebagai Bahan Boiler di (PKS) PTPN IV Kebun

Adolina Terhadap Kebutuhan Energi Listrik Pada Proses Pengolahan Kelapa

Sawit.

Page 88: YATNO - repository.umsu.ac.id

73

a. Wawancara

Teknik pengumpulan data dengan mengadakan komunikasi langsung

terhadap pihak perusahaan yang berwenang untuk memberikan informasi

dan data yang dibutuhkan dalam penulisan laporan akhir ini.

b. Riset/Pengumpulan Data Tertulis

Riset dilakukan untuk pengambilan data yang dibutuhkan guna melengkapi

data dari penulisan laporan tugas akhir. Pengambilan data dilakukan guna

memenuhi tujuan dan manfaat dari penelitian ini.

3. Metode Konsultasi

Konsultasi dilakukan dengan dosen pembimbing ataupun dengan pembimbing

dari instansi yang bersangkutan serta dengan pihak-pihak yang berkenaan

dengan tugas akhir.

4. Metode Analisis dan Kesimpulan

Melakukan analisis dari semua data yang diperoleh dan mengambil

kesimpulan akhir keseluruhan proses yang telah dilakukan.

3.3 Sumber Data

Data pada tugas akhir ini terdiri dari data primer dan data sekunder. Data

primer didapatkan dari (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina dan melalui

wawancara dengan pihak terkait. Sedangkan data sekunder didapatkan dari

berbagai literatur, jurnal, dan media elektronik.

3.4 Data Penelitian

Data yang dianalisis adalah data komposisi bahan bakar biomassa, data

rendamen terhadap TBS (material balance), data harga bahan bakar, data

Page 89: YATNO - repository.umsu.ac.id

74

pembangkit tenaga listrik, data output daya listrik turbin uap, dan data hasil

pengamatan panel listrik utama. Data-data tersebut didapat dari pengambilan data

di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina dan data sekunder (literatur, jurnal, dan

media elektronik).

3.4.1 Data Komposisi Bahan Bakar Biomassa

Pengambilan data komposisi bahan bakar di (PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina. Data diperoleh di Laboratorium yang meliputi Komposisi Kandungan

Bahan Bakar (Tabel 3.1), Nilai Kalor Komponen Bahan Bakar (Tabel 3.2), dan

Jumlah Nilai Komposisi Kandungan Bahan Bakar (Tabel 3.3) di bawah ini:

Tabel 3.1 Nilai Kalor Komponen Bahan Bakar (Blommendal)

Bahan Bakar Cangkang (kkal/kg) Serabut

(kkal/kg)

Zat Padat Bukan

Minyak (NOS) 4700 3850

Minyak 8800 8800

Air 600 600

Tabel 3.2 Komposisi Kandungan Bahan Bakar

Komposisi Cangkang Serabut

% terhadap TBS 6,00 % 14,00 %

Kadar Zat Padat Bukan

Minyak (NOS) 82,85 % 56,14 %

Kadar Minyak 1,06 % 4,38 %

Kadar Air 16,09 % 39,48 %

Page 90: YATNO - repository.umsu.ac.id

75

Tabel 3.3 Jumlah Nilai Komposisi Kandungan Bahan Bakar

Komposisi Cangkang (Kg) Serabut (Kg)

Zat Padat Bukan

Minyak (NOS) 82,85 % x 1800 = 1491,3 56,14 % x 4200 = 2357,88

Minyak 1,06 % x 1800 = 19,08 4,38 % x 4200 = 183,96

Air 16,09 % x 1800 = 289,62 39,48 % x 4200 = 1658,16

3.4.2 Data Rendamen Terhadap TBS

Pengambilan data rendamen terhadap TBS di (PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina. Data diperoleh di Laboratorium dapat dilihat pada Tabel 3.4 di bawah

ini:

Tabel 3.4 Rendamen Terhadap TBS (Material Balance)

Parameter Rendamen Thd TBS (%)

Minyak Sawit (CPO) 24,27

Inti Sawit (PKO) 5,50

Tandan Kosong 21,00

Cangkang 6,00

Serabut 14,00

3.4.3 Data Harga Bahan Bakar

Pengambilan data harga bahan bakar biomassa diperoleh dari (PKS) PTPN

IV Unit Usaha Adolina. Sedangkan harga solar diperoleh dari harga solar PT.

Pertamina untuk Industri pada Oktober 2015, dan dapat dilihat pada Tabel 3.5

berikut:

Page 91: YATNO - repository.umsu.ac.id

76

Tabel 3.5 Harga Bahan Bakar Solar, Cangkang, dan Serabut

Bahan Bakar Harga

Cangkang Rp.500 /kg

Serabut Rp.110 /kg

3.4.4 Data Pembangkit Tenaga Listrik

Pengambilan data pembangkit tenaga listrik di (PKS) PTPN IV Unit

Usaha Adolina. Pengambilan data dilakukan di Stasiun Kamar Mesin (Power

House) dapat dilihat pada Tabel 3.6 di bawah ini:

Tabel 3.6 Spesifikasi Mesin Pembangkit Tenaga Listrik

No. Peralatan/Mesin

Pembangkit

Jumlah

Unit

Merk/

Buatan Type Kapasitas

1 Turbin Uap No. 1 1 Dresser

Rand 281WHB 750 kVA/600 kW

2 Turbin Uap No. 2 1 Dresser

Rand 503WB 1000 kVA/800kW

3 Turbin Uap No. 3 1 Dresser

Rand UE-24682 850 kVA/680 kW

4 Mesin Genset Diesel No. 1 1 Caterpillar

/Jerman 3306 B 250 kVA/200 kW

5 Mesin Genset Diesel No. 2 1 Caterpillar

/Jerman 3306 B 500 kVA/400 kW

6 Transformator (PLN) 1 Trafindo

/Indonesia - 800 kVA/640 kW

Page 92: YATNO - repository.umsu.ac.id

77

3.4.5 Data Output Daya Listrik Turbin Uap

Pengambilan data output daya listrik turbin uap di (PKS) PTPN IV Unit

Usaha Adolina. Pengambilan data dilakukan di Stasiun Kamar Mesin (Power

House) dapat dilihat pada Tabel 3.7 dan Tabel 3.8 di bawah ini:

Tabel 3.7 Output Daya Beban Listrik Turbin Uap No. 2

Tabel 3.8 Output Daya Beban Listrik Turbin Uap No. 3

3.4.6 Data Hasil Pengamatan Panel Listrik Utama

Pengambilan data hasil pengamatan panel listrik utama di (PKS) PTPN IV

Unit Usaha Adolina. Pengambilan data dilakukan di Stasiun Kamar Mesin (Power

House) dalam 1 hari pengamatan dapat dilihat pada Tabel 3.9 berikut:

Hari ke

Waktu

Beroperasi

(jam/hari)

Daya Beban

Terpasang

(kW)

Daya Beban

Terukur

(Kw/jam)

Efisiensi

(%)

Energi

Listrik

(kWh/hari)

1 24 800 490 61,25 11.760

2 24 800 482 60,25 11.568

Jumlah/

Rataan 24 800 486 60,75 11.664

Hari ke

Waktu

Beroperasi

(jam/hari)

Daya Beban

Terpasang

(kW)

Daya Beban

Terukur

(kW/jam)

Efisiensi

(%)

Energi

Listrik

(kWh/hari)

1 24 680 459 67,57 11.016

2 24 680 518 76,17 12.432

Jumlah/

Rataan 24 680 488 71,87 11.712

Page 93: YATNO - repository.umsu.ac.id

78

Tabel 3.9 Tegangan, Cos φ, dan Arus Listrik Terukur Pada Panel Listrik Utama

Kegiatan

Tegangan

Listrik

Terukur

(V)

Cos φ

Terukur

Arus Listrik

Terukur

(A)

Pengolahan TBS

Penerimaan Buah & Perebusan 380 0,8 162

Penebahan 380 0,8 88

Pengempaan 380 0,8 240

Pemurnian Minyak 380 0,8 238

Pengolahan Biji 380 0,8 230

Jumlah

958

Sarana Pendukung

Penyediaan Energi 380 0,8 200

Penyediaan Air 380 0,8 102

Jumlah

302

Total

1260

3.5 Flowchart

Flowchart atau diagram alir merupakan sebuah diagram dengan simbol-

simbol grafis yang menyatakan aliran algoritma atau proses yang menampilkan

langkah-langkah yang disimbolkan dalam bentuk kotak, beserta urutannya dengan

menghubungkan masing-masing langkah tersebut menggunakan tanda panah.

Flowchart membantu analisis untuk memecahkan masalah kedalam segmen-

segmen yang lebih kecil dan membantu dalam mengalanisis alternatif-alternatif

lain dalam pengoperasian. Flowchart biasanya mempermudah penyelesaian suatu

masalah khususnya masalah yang perlu dipelajari dan dievaluasi lebih lanjut.

Page 94: YATNO - repository.umsu.ac.id

79

Tidak

Gambar 3.1 Flowchart Penyusunan Tugas Akhir

Menentukan

Topik Penelitian

Laporan

Tugas Akhir

Pembuatan

Proposal

Studi Literatur

Penelitian dan

Pengambilan Data

Analisa

Data

Mulai

Selesai

Ya

Page 95: YATNO - repository.umsu.ac.id

80

Gambar 3.2 Flowchart Langkah Penelitian

Mulai

Potensi Kelapa Sawit

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

Limbah Padat Kelapa Sawit

(Ketersediaan Cangkang dan Serabut)

Tekanan Uap

20 Bar

(18 – 20 ton Uap/jam)

Turbin Uap

Generator

(Menghasilkan Energi Listrik 974 kWh)

Proses Pengolahan Kelapa Sawit

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

Selesai

Tidak

Ya

Bahan Bakar Boiler

(5402,12 kg/jam)

Page 96: YATNO - repository.umsu.ac.id

81

BAB IV

ANALISA DAN HASIL PEMBAHASAN

4.1 Analisa Pemanfaatan Limbah Padat Kelapa Sawit Sebagai Bahan Bakar

Boiler

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina mengolah TBS (tandan buah segar)

menjadi CPO (Crude Palm Oil), dimana TBS diproduksi dari kebun sendiri yaitu

PTPN IV Kebun Adolina. Potensi produksi kelapa sawit PTPN IV Kebun Adolina

tergolong cukup tinggi. Saat ini PTPN IV Kebun Adolina memiliki potensi

perkebunan kelapa sawit seluas 34.875 Ha kebun kelapa sawit yang terbagi dalam

sembilan Afdeling (lokasi). Dalam kurun 5 tahun terakhir, total produksi TBS

PTPN IV Kebun Adolina sudah mencapai 649.382 Ton TBS dengan produksi

rata-rata 129.876 ton TBS/tahun (lihat Lampiran 1). Selain mendapatkan TBS

hasil dari kebun sendiri, (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina juga mendapatkan

TBS dari pihak ke tiga (masyarakat sekitar dan pihak lainnya) guna mencapai

target pengolahan 30 ton TBS/jam. Setiap harinya PKS PTPN IV Unit Usaha

Adolina mengolah TBS sebanyak 600 – 700 ton TBS/hari.

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina mempunyai kapasitas pengolahan

pabrik sebesar 30 ton TBS/jam. Bahan bakar yang dihasilkan dari limbah padat

kelapa sawit (LPKS) berupa cangkang, serabut, dan tankos (tandan kosong).

Namun yang dimanfaatkan menjadi bahan bakar boiler hanya cangkang dan

serabut.

Untuk mengetahui jumlah potensi limbah padat kelapa sawit (LPKS)

menjadi bahan bakar boiler pada PLTU di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina,

akan diuraikan perhitungan sebagai berikut:

Page 97: YATNO - repository.umsu.ac.id

82

1. Perhitungan Ketersediaan Bahan Bakar Cangkang

Produksi = Kapasitas Olah Pabrik x Rendamen Cangkang

= 30.0000 Kg TBS/jam x 6 %

= 1800 Kg/jam

2. Perhitungan Ketersediaan Bahan Bakar Serabut

Produksi = Kapasitas Olah Pabrik x Rendamen Serabut

= 30.000 Kg TBS/jam x 14 %

= 4200 Kg/jam

Maka, total ketersediaan bahan bahan bakar cangkang dan serabut adalah :

Biomassa = Cangkang + Serabut

= 1800 Kg/jam + 4200 Kg/jam

= 6000 Kg/jam

Dari perhitungan diatas dapat dikatakan jumlah bahwa potensi produksi

limbah padat kelapa sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina cukup besar.

Dengan kapasitas olah pabrik 30 ton TBS/jam (30.000 kg TBS/jam) dihasilkan

limbah padat kelapa sawit (LPKS) cangkang sebesar 1800 kg/jam dan serabut

sebesar 4200 kg/jam. Maka, total ketersediaan bahan bahan bakar cangkang dan

serabut sebesar 6000 kg/jam.

Hasil perhitungan jumlah potensi produksi cangkang dan serabut di (PKS)

PTPN IV Unit Usaha Adolina dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut:

Page 98: YATNO - repository.umsu.ac.id

83

Tabel 4.1 Jumlah Potensi Produksi Cangkang Dan Serabut Berdasarkan Kapasitas

Pengolahan Pabrik 30 Ton TBS/jam

Kapasitas

Pabrik

(kg TBS/jam)

LPKS

Persentasi TBS

Terhadap

Bahan Bakar

(%)

Jumlah

Bahan Bakar

(kg/jam)

30,000

Cangkang

Serabut

6

14

1800

4200

TOTAL 6000

Kebutuhan bahan bakar boiler dapat diketahui melalui perhitungan dengan

menggunakan rumus perhitungan kebutuhan bahan bakar boiler (dokumen

internal PKS Adolina). Adapun perhitungan kebutuhan bahan bakar boiler adalah

sebagai berikut:

Diketahui :

Kapasitas uap boiler (Mu) = 20.000 kg Uap/jam

Efesiensi teknis boiler (%) = 85 %

Nilai kalor cangkang (NK) = 3890 kkal/kg

Nilai kalor serabut (NK) = 2309 kkal/kg

= 620,87 kkal/kg

Perhitungan :

a. Komposisi antara cangkang dan serabut dalam 1 kg bahan umpan boiler yaitu

25 % : 75 %. Maka nilai kalor bahan bakar umpan yaitu :

= (0,25 x 3890) + (0,75 x 2309) = 2704,25 kkal/kg

Page 99: YATNO - repository.umsu.ac.id

84

b. Kebutuhan bahan bakar boiler

Gbb =

=

= 5402,12 kg/jam

Dengan komposisi yaitu:

Cangkang = 0,25 x 5402,12 kg/jam = 1350,53 kg/jam

Serabut = 0,75 x 5402,12 kg/jam = 4051,59 kg/jam

c. Sisa bahan bakar

Ketersediaan bahan bakar = 6000 kg/jam

- Cangkang = 1800 kg/jam

- Serabut = 4200 kg/jam

Kebutuhan bahan bakar = 5402,12 kg/jam

Sisa bahan bakar = 6000 - 5402,12 = 597,88 kg/jam

- Cangkang = 1800 - 1350,53 kg/jam = 449,47 kg/jam

- Serabut = 4200 - 4051,59 kg/jam = 148,41 kg/jam

Dari perhitungan diatas dapat dilihat nilai kalor cangkang dan serabut yang

diperoleh masing-masing yaitu sebesar 3890 kkal/kg dan 2309 kkal/kg. Nilai

kalor cangkang dan serabut diperoleh dengan perhitungan menggunakan rumus

yang telah digunakan oleh (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina (lihat Lampiran

3). Perhitungan kebutuhan bahan bakar boiler yaitu sebesar 5402,12 kg/jam

dengan komposisi cangkang 1350,53 kg/jam dan serabut 4051,59 kg/jam.

Perbedaan jumlah kebutuhan bahan bakar boiler dengan bahan bakar yang

dihasilkan mengakibatkan adanya sisa bahan bakar cangkang dan serabut sebesar

597,88 kg/jam dengan komposisi cangkang sebesar 449,47 kg/jam dan serabut

sebesar 148,41 kg/jam.

Page 100: YATNO - repository.umsu.ac.id

85

Hasil perhitungan kebutuhan bahan bakar boiler dapat dilihat pada Tabel

4.2 dibawah ini:

Tabel 4.2 Kebutuhan Bahan Bakar Boiler

Keterangan Nilai

Kapasitas Uap Boiler (Mu) 20.000 kg uap/jam

Δentalphy 620,87 kkal/jam

Efisiensi Teknis Boiler ( ɳ ) 85 %

Jam Kerja Boiler 22 jam/hari

Nilai Kalor Cangkang 3890 kkal/kg

Nilai Kalor Serabut 2309 kkal/kg

Total Nilai Kalor Bahan Bakar (NK) 6199 kkal/kg

Kebutuhan Bahan Bakar Cangkang 1350,53 kg/jam

Kebutuhan Bahan Bakar Serat 4051,59 kg/jam

Total Kebutuhan Bahan Bakar 5402,12 kg/jam

Perbandingan ketersediaan bahan bakar terhadap kebutuhan bahan bakar

boiler dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan Gambar 4.1 dibawah ini:

Tabel 4.3 Perbandingan Ketersediaan Bahan Bakar Terhadap Kebutuhan Bahan

Bakar Boiler

Keterangan Cangkang Serabut Total

Ketersediaan Bahan Bakar (kg/jam) 1800 4200 6000

Kebutuhan Bahan Bakar Boiler (kg/jam) 1350,53 4051,59 5402,12

Kelebihan Bahan Bakar (kg/jam) 449,47 148,41 597,88

Page 101: YATNO - repository.umsu.ac.id

86

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Ketersediaan Bahan Bakar Terhadap Kebutuhan

Bahan Bakar Boiler

Dari pembahasan diatas maka didapatkan kesimpulan bahwa dengan

jumlah produksi cangkang dan serabut tersebut, sudah cukup untuk memenuhi

kebutuhan bahan bakar boiler. Dimana bahan bakar yang di hasilkan limbah padat

kelapa sawit (LPKS) sebesar 6000 kg/jam, sedangkan kebutuhan bahan bakar

boiler sebesar 5402,12 kg/jam, maka didapatkan kelebihan (sisa) bahan bakar

boiler sebesar 597,88 kg/jam. Hal ini juga terbukti dengan pengamatan yang

dilakukan bahwa untuk memenuhi bahan bakar boiler, cangkang dan serabut

dikirim langsung ke ruang bakar pada ketel uap (boiler) setelah dihasilkan dari

proses pengolahan TBS, sehingga tidak ada pembatasan pemakaian bahan bakar

hanya dengan menjaga laju uap pada boiler sebesar 18 - 20 kg/cm2. Jika

menghitung biaya bahan bakar untuk pembangkitan tenaga listrik bahan bakar

cangkang dan serabut (turbin-generator), dengan diketahui harga cangkang

Rp.500 /kg dan serabut Rp.110 /kg, karena perbandingannya 25 : 75, sehingga

harga campuran keduanya adalah Rp.207,5. Maka biaya bahan yang harus

KetersediaanBahan Bakar

Kebutuhan BahanBakar Boiler

Sisa Bahan Bakar

Cangkang 1,800 1,350.53 449.47

Serabut 4,200 4,051.59 148.41

Total 6,000 5,402.12 597.88

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

Perbandingan Ketersediaan Terhadap Kebutuhan Bahan Bakar Boiler (kg/jam)

Page 102: YATNO - repository.umsu.ac.id

87

dikeluarkan pabrik adalah 5402,12 kg/jam x Rp.207,5 sebesar Rp.1.120.940 per-

jam.

Pada (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina memanfaatkan ampas serabut

(fiber) dan cangkang (shell) sebagai bahan bakar pada stasiun boiler yang

menghasilkan uap untuk pembangkit tenaga listrik yang menggerakkan mesin-

mesin pabrik dan untuk proses pengolahan minyak dan kernel (inti sawit) dengan

komposisi biomassa yang digunakan untuk bahan bakar boiler yaitu 25 %

cangkang dan 75 % serabut. Atau pemakaian bahan bakar cangkang dan serabut

masing-masing 1 : 3. Tujuan pemanfaatan limbah padat kelapa sawit menjadi

bahan bakar pembangkit listrik tenaga uap adalah untuk memanaskan air dalam

boiler yang akan menghasilkan panas menjadi uap sebagai sumber energi dan

mengurangi biaya operasional/pengolahan limbah semaksimal mungkin sekaligus

mengurangi pencemaran lingkungan di areal pabrik dan sekitarnya. Oleh karena

itu direncanakan seluruh limbah padat dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar.

Serabut didapatkan dengan cara mengepres buah yang terdiri dari sejumlah

minyak dengan mesin screw press. Setelah itu, serabut buah kelapa sawit akan

terpisah dengan bijiya. Sebenarnya serabut ini masih mengandung sedikit minyak

dan kalori terkandung pada serabut sebesar 2309 kkal/kg. Cangkang didapatkan

dengan memecah biji buah kelapa sawit dengan alat pemecah selanjutnya

cangkang dikeringkan terlebih dahulu kemudian dikirim langsung ke ruang bahan

bakar ketel uap (boiler) melalui conveyor. Kalori yang terkandung cukup tinggi

yaitu 3890 kkal/kg, sehingga dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Untuk

mengetahui bagaimana proses pengambilan cangkang dan serabut pada

Page 103: YATNO - repository.umsu.ac.id

88

pengolahan kelapa sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina, dapat dilihat

Gambar 4.2 di bawah ini:

Gambar 4.2 Proses Pengambilan Cangkang Dan Serabut Pada Buah Kelapa Sawit

Di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

4.2 Analisa Kebutuhan Energi Listrik Pada Proses Pengolahan Kelapa Sawit

Masukan energi listrik untuk kegiatan produksi CPO dan sarana

pendukungnya di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina berasal dari turbin-

generator (PLTU), genset, dan listrik PLN. Turbin-generator (PLTU) merupakan

suplai listrik utama dalam memenuhi kebutuhan energi lsitrik pada proses

TBS Bunch

Reception Sterillzation

Thresher

(Bantingan)

Digester

(Pengaduk)

Screw Press Crude Palm Oil

(CPO)

Gumpalan

Serat + Biji

Depericarper Serabut dan Biji

Terpisah

Pure Kernel Oil

(PKO)

Biji Sawit

Cyclone

(penghisap serat)

Hidrocyclone

Cangkang

Boiler

Kernel

Empty Bunch Fruit

(Tandan Kosong)

Serabut

Page 104: YATNO - repository.umsu.ac.id

89

pengolahan kelapa sawit dengan meggunakan bahan bakar cangkang dan serabut

yang diproduksi sendiri oleh pabrik.

Dari pengamatan alat ukur yang terpasang pada panel utama di stasiun

kamar mesin, diperoleh data-data nilai arus listrik terukur, tegangan listrik terukur,

dan cos φ terukur seperti terlihat pada Tabel 3.4. Dari data-data yang telah

diperoleh, maka dapat dilakukan perhitungan untuk mendapatkan besarnya daya

listrik terukur (kW/jam) pada setiap stasiun-stasiun pengolahan dalam sistem

kelistrikan tiga fasa dengan meggunakan rumus:

P = √ x V x I x Cos φ

Dimana:

P = Daya listrik (kW/jam)

V = Tegangan (volt)

I = Arus (ampere)

Cos φ = Faktor daya

Perhitungan daya terukur pada panel listrik utama adalah sebagai berikut:

1. Perhitungan Daya Listrik Terukur Pada Kegiatan Pengolahan TBS

a. Stasiun Penerimaan Buah & Perebusan

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 162 A x 0,8

= 83,72 kW/jam

b. Stasiun Penebahan

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 88 A x 0,8

= 45,47 kW/jam

Page 105: YATNO - repository.umsu.ac.id

90

c. Stasiun Pengempaan

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 240 A x 0,8

= 124,03 kW/jam

d. Stasiun Pemurnian Minyak

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 238 A x 0,8

= 122,99 kW/jam

e. Stasiun Pengolahan Biji

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 230 A x 0,8

= 118,86 kW/jam

2. Perhitungan Daya Listrik Terukur Pada Kegiatan Sarana Pendukung

a. Penyediaan Energi

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 200 A x 0,8

= 103,36 kW/jam

b. Penyediaan Air

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 102 A x 0,8

= 52,71 kW/jam

Hasil perhitungan daya listrik terukur pada panel listrik utama dapat dilihat

pada Tabel 4.4 berikut:

Page 106: YATNO - repository.umsu.ac.id

91

Tabel 4.4 Daya Listrik Terukur Pada Panel Listrik Utama

Kegiatan

Arus Listrik

Terukur

(A)

Tegangan

Listrik

Terukur

(V)

Cos φ

Terukur

Daya Listrik

Terukur

(kW/jam)

Pengolahan TBS

Penerimaan Buah &

Perebusan 162 380 0,8 83,72

Penebahan 88 380 0,8 45,47

Pengempaan 240 380 0,8 124,03

Pemurnian Minyak 238 380 0,8 122,99

Pengolahan Biji 230 380 0,8 118,86

Jumlah 958

495,07

Sarana Pendukung

Penyediaan Energi 200 380 0,8 103,36

Penyediaan Air 102 380 0,8 52,71

Jumlah 302

156,07

Total 1260

651,14

Dari perhitungan diatas didapatkan daya listrik terukur pada setiap

kegiatan proses pengolahan kelapa sawit yang dihitung dengan menggunakan

rumus daya listrik secara umum. Pengukuran arus terukur dilakukan dengan

alokasi waktu per-jam, sehingga dihasilkan daya listrik terukur (kW/jam) sama

dengan energi listrik terpakai dalam waktu 1 jam (kWh).

Pada Tabel 4.5 menunjukkan bahwa kebutuhan energi listrik terbesar

pengolahan TBS pada kegiatan pengempaan sebesar 124,03 kWh, dengan

persentase penggunaan sebesar 25,05% dan penggunaan daya terbesar sarana

pendukung pada kegiatan penyediaan energi sebesar 103,36 kWh, dengan

persentase penggunaan sebesar 66,23%. Sedangkan kebutuhan listrik terbesar

untuk proses pengolahan kelapa sawit adalah pengolahan TBS sebesar 495,07

kWh, dengan persentase penggunaan sebesar 76,03%. Sedangkan pada sarana

Page 107: YATNO - repository.umsu.ac.id

92

pendukung kebutuhan energi listrik sebesar 156,07 kWh, dengan persentase

penggunaan sebesar 23,97%. Maka total kebutuhan energi listrik pada proses

pengolahan kelapa sawit (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina adalah 651,14

kWh. Kebutuhan energi listrik terbesar adalah pengolahan TBS karena kegiatan-

kegiatan pada pengolahan TBS terdapat banyak peralatan/mesin produksi dengan

daya listrik terpasang yang cukup besar (PKS Adolina) dibandingkan kegiatan

pada sarana pendukung. Karena tidak didapatkan data daya listrik terpasang pada

peralatan/mesin, maka nilai efisiensi teknis peralatan/mesin tidak dapat diketahui.

Hasil Persentase kebutuhan energi listrik terhadap sejumlah kegiatan pada

proses pengolahan kelapa sawit dan sarana pendukung dapat dilihat pada Tabel

4.5 dan Gambar 4.3 berikut:

Tabel 4.5 Persentase Kebutuhan Energi Listrik Terhadap Jumlah Kegiatan Pada

Setiap Kegiatan Proses Pengolahan Kelapa Sawit di (PKS) PTPN IV

Unit Usaha Adolina

Kegiatan

Kebutuhan

Energi Listrik

(kWh)

Persentase

Terhadap Jumlah

Kegiatan (%)

Persentase

Total (%)

Pengolahan TBS

Penerimaan Buah &

Perebusan (St.1) 83,72 16,91

Penebahan (St.2) 45,47 9,20

Pengempaan (St.3) 124,03 25,05 76,03

Pemurnian Minyak (St.4) 122,99 24,84

Pengolahan Biji (St.5) 118,86 24,00

Jumlah 495,07 100

Sarana Pendukung

Penyediaan Energi (St.6) 103,36 66,23

Penyediaan Air (St.7) 52,71 33,77 23,97

Jumlah 156,07 100

Total 651,14 - 100

Page 108: YATNO - repository.umsu.ac.id

93

Gambar 4.3 Grafik Kebutuhan Energi Listrik Pada Proses Pengolahan Kelapa

Sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

Dari pengamatan yang dilakukan di kamar mesin, diketahui turbin uap no.

2 dengan kapasitas daya terpasang 800 kW menghasilkan daya listrik keluaran

(terukur) dengan rataan sebesar 486 kW/jam, memiliki efisiensi pembangkit listrik

sebesar 60,75 %. Sedangkan turbin uap no. 3 dengan kapasitas daya terpasang 680

kW menghasilkan daya listrik keluaran (terukur) dengan rataan sebesar 488

kW/jam, memiliki efisiensi pembangkit listrik sebesar 71,87 %, seperti terlihat

pada Tabel 4.6 di bawah ini:

Tabel 4.6 Output Listrik Turbin Uap No.2 dan Turbin Uap No. 3

83.72

45.47

124.03 122.99 118.86

103.36

52.71

0

20

40

60

80

100

120

140

St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5 St. 6 St. 7

Kebutuhan Energi Listrik (kWh)

Mesin Pembangkit

Waktu

Beroperasi

(jam/hari)

Daya

Listrik

Terpasang

(kW)

Daya

Listrik

Terukur

(kW/jam)

Energi

Listrik

(kWh/hari)

Efisiensi

(%)

Turbin Uap No. 2 24 800 486 11.664 60,75

Turbin Uap No. 3 24 680 488 11.712 71,87

Jumlah/Rataan 24 1480 974 23.376 65,81

Page 109: YATNO - repository.umsu.ac.id

94

Pengamatan pada turbin uap no. 2 dan no. 3 (lihat Tabel 4.6) diketahui

bahwa total jumlah output energi listrik sebesar 974 kW/jam (kWh), sedangkan

kebutuhan energi listrik pada proses pengolahan kelapa sawit sebesar 651,14 kWh

(lihat Tabel 4.4), maka dapat disimpulkan bahwa kebutuhan daya listrik pada

proses pengolahan kelapa sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina sudah

terpenuhi (cukup). Sedangkan kebutuhan daya listrik di luar pengolahan kelapa

sawit dapat dikatakan sudah terpenuhi, jika melihat kebutuhan listrik di luar

pengolahan kelapa sawit untuk pabrik berkapasitas 30 ton TBS/jam adalah ± 200

kWh - 300 kWh (PKS Adolina).

Perbandingan kebutuhan energi listrik pada proses pengolahan kelapa

sawit terhadap output listrik turbin uap di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

dapat dilihat pada Tabel 4.7 di bawah ini:

Tabel 4.7 Perbandingan Kebutuhan Energi Listrik Terhadap Output Listrik Turbin

Uap

Hasil analisa diatas bahwa kebutuhan energi listrik di (PKS) PTPN IV

Unit Usaha Adolina baik untuk kegiatan pengolahan kelapa sawit maupun

fasilitas-fasilitas lain sudah cukup dan terpenuhi, sehingga pabrik tidak perlu

menghidupkan genset atau PLN, kecuali jika daya listrik keluaran turbin uap tidak

cukup atau sedang adanya perbaikan. Namun dari pengamatan di lapangan, listrik

PLN digunakan untuk membantu memenuhi kebutuhan energi listrik pada saat

Kebutuhan

Energi Listrik

(kWh)

Total Jumlah

Output listrik

Turbin Uap

(kWh)

Persentase

(%)

Kelebihan

Energi Listrik

(kWh)

Persentase

(%)

651,14 974 66,85 322.86 33,15

Page 110: YATNO - repository.umsu.ac.id

95

turbin uap no. 3 berhenti beroperasi yang disebabkan karena suplai uap dari boiler

tidak mencukupi untuk memutar kedua turbin uap sekaligus, sehingga

memaksakan turbin no. 3 berhenti beroperasi dan menggantikanya dengan listrik

PLN dibandingkan mengoperasikan genset yang mengalami kerusakan. Ini

mengindikasikan bahwa dalam kegiatan pembangkitan energi listrik pada pabrik

kurang baik. Seharusnya pabrik dalam memenuhi kebutuhan energi listrik dapat

mengoperasikan turbin uap saja, baik untuk kegiatan proses pengolahan kelapa

sawit maupun kebutuhan energi listrik untuk fasilitas dan sarana pendukung

lainnya. Jika kapasitas turbin lebih kecil dibandingkan dengan jumlah kebutuhan

listrik, maka biasanya genset akan dioperasikan untuk mensuplai kebutuhan

energi listrik yang kurang dengan cara turbin uap dan genset disinkronkan

melalaui panel sinkron, sehingga tidak menghidupkan PLN sebagai sumber listrik

mengingat biaya pemakaian listrik PLN lebih besar dibandingkan dengan

penggunaan genset dan pengoperasian pembangkit listrik selain turbin uap akan

tidak menghemat biaya operasional pabrik dalam pengolahan kelapa sawit (PKS

Adolina).

Dengan data-data hasil pembahasan analisa diatas, diharapkan dapat

membantu pengelola pabrik untuk mengantisipasi dan mengamati lebih lanjut

keadaan di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina. Hal utama yang harus

diperhatikan adalah penyediaan bahan bakar boiler dengan mencoba

meningkatkan kapasitas produksi pabrik sehingga keseimbangan proses dapat

berjalan dengan baik dan kebutuhan energi listrik pada pabrik tetap

terpenuhi/tercukupi.

Page 111: YATNO - repository.umsu.ac.id

96

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan analisa data yang telah dilakukan dalam

penelitian ini dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:

1. (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina memanfaatkan LPKS berupa ampas

serabut (fiber) & cangkang (shell) sebagai bahan bakar pada stasiun boiler

sehingga menghasilkan uap guna pembangkitan tenaga listrik untuk

menggerakkan mesin-mesin pabrik pada proses pengolahan kelapa sawit.

Sedangkan potensi jumlah bahan bakar yang dihasilkan dari LPKS dengan

kapasitas pabrik 30 ton TBS/jam sebesar 6000 kg/jam, dan kebutuhan

bahan bakar boiler yang digunakan sebesar 5402,12 kg/jam, maka

kelebihan bahan bakar cangkang dan serabut sebesar 597,88 kg/jam.

2. Total output energi listrik dari turbin uap sebesar 974 kWh, sedangkan

kebutuhan energi listrik sebesar 651,14 kWh, maka dapat disimpulkan

bahwa kebutuhan energi listrik pada proses pengolahan kelapa sawit di

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina sudah terpenuhi (cukup).

5.2 Saran

Berdasarkan pengamatan dalam penelitian ini, dapat diajukan beberapa

saran yaitu:

1. Untuk lebih menekan biaya operasional pabrik, maka disarankan untuk

penggunaan turbin uap lebih dimaksimalkan agar penggunaan genset atau

listrik PLN tidak terlalu sering digunakan.

Page 112: YATNO - repository.umsu.ac.id

97

2. Untuk lebih memaksimalkan keluaran daya listrik turbin, maka disarankan

pihak pabrik untuk mengganti turbin uap dengan tingkat efisiensi yang

lebih tinggi, sehingga daya listrik yang dihasilkan dapat mencukupi

kebutuhan daya listrik pabrik tanpa harus menghidupkan turbin lain dan

genset/PLN.

3. Disarankan PTPN IV Kebun Adolina lebih meningkatkan produksi kelapa

sawit (TBS) untuk di PKS dan tidak tergantung kepada produksi kelapa

sawit dari pihak lain agar kegiatan pengolahan kelapa sawit tetap lancar.

4. Dari pengamatan langsung dilapangan, perlu dilakukan audit kelayakan

instalasi kelistrikan pabrik, mengingat kondisi kelistrikan pabrik saat ini

kurang baik agar dapat segera dilaksanakannya perbaikan instalasi listrik

pabrik.

5. Untuk penelitian selanjutnya disarankan lebih memaksimalkan pendataan

setiap peralatan/mesin produksi agar didapatkan data kapasitas terpasang

dengan kapasitas terukur sehingga diketahui nilai efisiensi teknis pada

setiap peralatan/mesin produksi.

6. Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk menganalisa biaya bahan

bakar pembangkitan tenaga listrik agar dapat diketahui perbandingan biaya

bahan biomassa dengan bahan bakar minyak (solar) sehingga didapatkan

penghematan (efisiensi) dari kedua bahan bakar tersebut.

Page 113: YATNO - repository.umsu.ac.id

DAFTAR PUSTAKA

Arifin, Zainul. 2015. Buku Pintar Pabrik Kelapa Sawit.[1].

https://pakinyo46.files.wordpress.com/2012/09/buku-pintar.pdf

Direktorat Jenderal Perkebunan. 2014. Statistik Perkebunan Indonesia Komoditas

Kelapa Sawit 2013 – 2015. Jakarta .[2].

Ditjen PPHP. 2006. Pedoman Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit. Subdit

Pengelolaan Lingkungan, Direktorat Pengolahan hasil Pertanian,

Departemen Pertanian. Jakarta.[3].

Dokumen Intern PT. Perkebunan Nusantara (Persero). 2009. Buku Panduan

Pedoman Operasional Pengolahan Kelapa Sawit (Bagian Pengolahan).

Medan, Sumatera Utara.[4].

Emmoy, Ivan. 2013. Kelistrikan Pabrik Kelapa Sawit.[5]

https://ivanemmoy.wordpress.com/2013/11/29/kelistrikan-kelapa-sawit/

Inayah, Tisah Afiatul. 2013. Audit Energi Pada Proses Produksi CPO (Crude

Palm Oil) Di PMKS PT. Condong Garut, Jawa Barat. Skripsi. Departemen

Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.

Bogor.[6].

Kurnia, Angga, dkk. 2015. Proses Pembuatan Minyak Kelapa Sawit Di PT.

Perkebunan Nusantara IV Unit Usaha Adolina Perbaungan-Sumatera

Utara. Laporan Kerja Praktek. Jurusan Teknik Mesin, STTH. Medan.[7].

Kusuma, Indra Permata. 2011. Studi Pemanfaatan Biomassa Limbah Kelapa

Sawit Sebagai Bahan Bakar Pembangkit Listrik Tenaga Uap Di

Kalimantan Selatan (Studi Kasus Kabupaten Tanah Laut). Skripsi. Jurusan

Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, ITS. Surabaya.[8].

Loekito, Henry. 2002. Teknologi Pengelolaan Limbah Industri Kelapa sawit.

Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol. 3, No. 3.[9].

Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkitan Energi Listrik. Erlangga. Jakarta.[10].

Mustikaningsih, Ika Sapto. 1996. Analisis Konsumsi Energi Pada Proses

Pengolahan Kelapa Sawit (PKS) Kertajaya, PTP. XI, Banten Selatan.

Skripsi. Jurusan Mekanisasi Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.

Bogor.[11]

Page 114: YATNO - repository.umsu.ac.id

Saragih, Riyan Pratama. 2014. Perhitungan Kebutuhan Bahan Bakar Boiler Pada

Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa Sawit (PLTBS) Sei Mengke.

Skripsi. Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, UMSU.

Medan.[12]

Sekretariat Jendral Perindustrian. 2007. Gambaran Sekilas Industri Minyak

Kelapa Sawit. Departemen Perindustrian. Jakarta Selatan.[13].

Sunarwan, Bambang dan Riyadi Juhana. 2013. Pemanfaatan Limbah Sawit Untuk

Bahan Bakar Energi Baru Dan Terbarukan (EBT) (Studi Kasus: Limbah

Produksi Sawit Daerah Kabupaten Boven Digonel Papua). Jurnal Tekno

Insentif Kopwil 4, Volume 7, No. ISSN: 1907-4964, halaman 1 s.d.

14.[14].

Suyitno. 2011. Pembangkit Energi Listrik. Rineke Cipta. Jakarta.[15].

. 2012. Ketel Uap Boiler Di Pabrik Kelapa Sawit.[16]

http://belajarsawit.blogspot.com/2012/12/ketel-uap-boiler-di-pabrik-kelapa-

sawit.html

http://congkelberingin.blogspot.co.id/2014/01/800x600-normal-0-false-false-

false-in-x.html

Page 115: YATNO - repository.umsu.ac.id

Lampiran 1 Potensi Perkebunan Kelapa Sawit PTPN IV Kebun Adolina

Tabel 1 Jumlah Produksi TBS PTPN IV Kebun Adolina Dalam Kurun 5 Tahun

Terakhir

No. Tahun Luas Areal

(Ha)

Produksi TBS

(Ton)

1 2011 5980 146.335

2 2012 6737 152.357

3 2013 6966 137.967

4 2014 7596 118.932

5 2015* 7596 93.771

TOTAL 34.875 649.382

2015* = Produksi TBS sampai bulan September

Tabel 2 Jumlah Produksi LPKS PTPN IV Kebun Adolina Dalam 5 Tahun

Terakhir

Tahun Produksi TBS

Jumlah Limbah Padat

(Ton/tahun)

(Ton/tahun) Cangkang Serabut Tangkos

2011 146.355 8781 20.489 30.734

2012 152.357 9141 21.329 31.994

2013 137.967 8278 19.315 28.973

2014 118.932 7135 16.650 24.975

2015* 93.771 5626 13.127 19.691

Total 649.382 38.961 90.910 136.370

Rataan 129.876,4 7729,2 18.182 27.274

2015*= Produksi LPKS Sampai Bulan September

Tabel 3 Selisih Jumlah Produksi TBS Antara Perkebunan Adolina Terhadap

Jumlah TBS di Olah

Jumlah Produksi TBS

Yang Di Olah

(ton/tahun)

Jumlah Produksi TBS

Perkebunan Adolina

(rata-rata ton/tahun)

Selisih Kekurangan

Jumlah Produksi TBS

(ton/tahun)

237.600 129.876 107.724

Persentase (%) 54,66 45,34

Page 116: YATNO - repository.umsu.ac.id

Lampiran 2 Perhitungan Pengolahan Data

1. Energi Bahan Bakar Pada Boiler

Jumlah energi biomassa yang digunakan untuk bahan bakar pada boiler

dihitung dengan persamaan:

Ebb = JBB x NK

Nilai Kalor Bahan Bakar Biomassa dapat dihitung dengan persamaan:

NK = (NOS x Kadar NOS) + (Minyak x Kadar Minyak) – (Air x Kadar Air)

Dimana:

Ebb = Energi bahan bakar (kJ/jam)

JBB = Jumlah bahan bakar (kg/jam)

NK = Nilai kalor bahan bakar (kkal/kg)

NOS = Non oil solid/zat padat bukan minyak

2. Kebutuhan Bahan Bakar Boiler

Untuk menghitunng kebutuhan bahan bakar boiler dapat dihitung dengan

persamaan:

Bbb =

Dimana:

Bbb = Kebutuhan bahan bakar biomassa (kg/jam)

Mu = Kapasitas uap boiler (kg/jam)

NK = Nilai kalor (kkal/kg)

entalphy = Perbedaan Entalphy Uap dan Entalphy Air Masuk (kkal)

= Efisiensi boiler (%)

Page 117: YATNO - repository.umsu.ac.id

3. Produksi Uap Pada Boiler

Produksi uap pada boiler dapat dihitung dengan persamaan:

Qbb =

Dimana:

Qbb = Produksi uap (kg/jam)

Bbb = Kebutuhan bahan bakar biomassa (kg/jam)

NK = Nilai kalor bahan bakar (kkal/kg)

entalphy = Perbedaan Entalphy Uap dan Entalphy Air Masuk (kkal)

= Efisiensi boiler (%)

4. Kebutuhan Energi Listrik

Besarnya daya listrik (fasa tiga) yang digunakan untuk proses pengolahan

kelapa sawit didekati dengan persamaan :

P = √ x V x I x Cos φ

Dimana:

P = Daya listrik (kW)

V = Tegangan (volt)

I = Arus (ampere)

Cos φ = Faktor daya

Page 118: YATNO - repository.umsu.ac.id

Lampiran 3 Perhitungan Penentuan Nilai Kalor Bahan Bakar Biomassa

Cangkang Dan Serabut Kelapa Sawit

Perhitungan nilai kalor bahan bakar cangkang dan serabut adalah sebagai

berikut ini :

Nilai kalor untuk masing-masing komponen bahan bakar telah ditentukan oleh

“Blommendal”, yaitu sebagai berikut :

Bahan bakar cangkang :

Zat padat bukan minyak (NOS) = 4700 kkal/kg cangkang

Minyak = 8800 kkal/kg

Panas yang diperlukan untuk penguapan air adalah 600 kkal/kg air

Bahan bakar Serabut :

Zat padat bukan minyak (NOS) = 3850 kkal/kg serabut

Minyak = 8800 kkal/kg

Panas yang diperlukan untuk penguapan air adalah 600 kkal/kg air

Hasil analisa ampas kempa diperoleh komposisi kandungan bahan yakni :

Komposisi bahan cangkang :

Kadar zat padat bukan minyak (NOS) = 82,85 %

Kadar minyak = 1,06 %

Kadar air = 16,09 %

Komposisi bahan serabut :

Kadar zat padat bukan minyak (NOS) = 56,14 %

Kadar minyak = 4,38 %

Kadar air = 39,48 %

Maka, perhitungan nilai kalor (NK) dari cangkang dan serabut adalah :

a) Cangkang = (NOS x Kadar NOS) + (Minyak x Kadar Minyak) –

(Air x Kadar Air)

= (4700 x 82,85 %) + (8800 x 1,06 %) – (600 x 16,09 %)

= 3893,95 + 93,28 – 96,54

= 3890 kkal/kg cangkang

b) Serabut = (NOS x Kadar NOS) + (Minyak x Kadar Minyak) –

(Air x Kadar Air)

= (3850 x 56,14 %) + (8800 x 4,38 %) – (600 x 39,48 %)

= 2161,39 + 385,44 – 236,88

= 2309 kkal/kg cangkang

Page 119: YATNO - repository.umsu.ac.id

Lampiran 4 Unit Pembangkit Listrik (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

Turbin Uap No. 1 Kapasitas 750 kVA

Turbin Uap No. 3 Kapasitas 850 kVA

Page 120: YATNO - repository.umsu.ac.id

Lampiran 5 Alur Proses dan Material Balance Pengolahan Kelapa Sawit

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

Page 121: YATNO - repository.umsu.ac.id

Lampiran 6 Flowsheet Proses Produksi di (PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

Page 122: YATNO - repository.umsu.ac.id

Lampiran 7 Lokasi/Tempat Penelitian

Pabrik Kelapa Sawit PTPN IV Unit Usaha Adolina Berkapasitas 30 ton TBS/jam

Page 123: YATNO - repository.umsu.ac.id

BIODATA

Pend. Terakhir : S1 Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Sumatera Utara

IPK : 3.32 (Tiga Koma Tiga Dua)

YATNO | 1107220056

Lingkungan Aek Tinga, Kelurahan Langga

Payung, Kec. Sei Kanan, Kab. Labuhan Batu

Selatan – Sumatera Utara

Telp./Hp : 082276491040

Email : [email protected]

I. Data Pribadi

Nama : Yatno

Tempat/Tgl. Lahir : Aek Tinga / 05 Februari 1993

Kebangsaan : Indonesia

Golongan Darah : -

Status : Single

Agama : Islam

II. Pendidikan

S1 Teknik Elektro Fakultas Teknik UMSU 2011 – 2016

SMK N 1 Sei Kanan 2008 – 2011

MTs. Rahmatullah Langga Payung 2005 – 2008

SD N 1 Aek Tinga 1999 – 2005

Medan, Maret 2016

Yatno

Page 124: YATNO - repository.umsu.ac.id

JURNAL

STUDI PEMANFAATAN LIMBAH PADAT KELAPA SAWIT

SEBAGAI BAHAN BAKAR PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP

GUNA MEMENUHI KEBUTUHAN ENERGI LISTRIK

PADA PROSES PENGOLAHAN KELAPA SAWIT

DI (PKS) PTPN IV UNIT USAHA ADOLINA

Yatno

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik UMSU 2016

Email : [email protected]

ABSTRACK

Utilization of solid waste palm oil as fuel for the boiler is an option in the

waste management business in palm oil mills. One of that became the main point

of such utilization is in order to realize the electrical energy requirements for the

process of power generation by generation. (PKS) PTPN IV Adolina Business

Unit is a company engaged in oil palm processing argoindustri into CPO (Crude

Palm Oil), has its own power generation system (power plant) with a total

capacity of installed electric power of 1480 kW. This research aims to study the

use of palm oil as a solid waste fuel boiler (power plant) in order to meet the

needs of electrical energy in the process of crude palm oil (PKS) PTPN IV

Adolina Business Unit. After conducting a study with the observation data

analysis in the field, known to the potential amount of fuel (shells and fibers) of

6000 kg/hour and calculation of boiler fuel needs are known by 5402.12 kg/hour,

while the turbine-generator to produce electrical energy for 974 kWh and the

electrical energy requirements for the processing of palm oil at 651.14 kWh.

From the analysis of these data, the study concluded that the use of palm oil solid

waste (shells and fibers) into fuel boilers (power plant) can produce electrical

energy that is able to meet the electricity needs in the processing of palm oil.

Keywords: Solid Waste, Boilers, Energy, Power

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam memenuhi energi listrik,

pabrik kelapa sawit harus mampu

menyediakan beberapa hal penting

untuk menghasilkan energi listrik.

Dalam hal ini, ketersediaannya bahan

bakar menjadi hal utama guna

terwujudnya kebutuhan energi listrik

untuk proses pembangkitan daya

listrik oleh pembangkit.

Pada (PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina ini mengolah bahan baku

kelapa sawit menjadi minyak mentah

sawit (CPO). Untuk mengolah kelapa

sawit tersebut menggunakan boiler

sebagai pembangkit listrik tenaga uap

(turbin-generator). Dalam proses

Page 125: YATNO - repository.umsu.ac.id

pengolahan kelapa sawit dibutuhkan

daya listrik sebesar 641,14 kW/jam

sedangkan daya yang dihasilkan oleh

setiap turbin uap tidak selamanya

mencukupi dalam pengolahan kelapa

sawit. Kekurangan daya dikarenakan

produksi uap dari boiler tidak stabil

(kurang) yang menyebabkan tidak

dapat memutar turbin uap dua unit

sekaligus. Untuk memenuhi

kebutuhan energi listrik, maka daya

disuplai dari genset dan listirk PLN.

1.2 Rumusan Masalah

1. Berapakah jumlah potensi

limbah padat kelapa sawit di

(PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina yang dapat

dioptimalkan sebagai bahan

bakar boiler pada pembangkit

tenaga listrik uap ?

2. Berapakah konsumsi energi

listrik pada proses pengolahan

kelapa sawit di (PKS) PTPN

IV Unit Usaha Adolina ?

1.3 Tujuan

1. Menganalisa jumlah potensi

pemanfaatan limbah padat

kelapa sawit sebagai bahan

bakar boiler pada pembangkit

tenaga listrik uap di (PKS)

PTPN IV Unit Usaha Adolina.

2. Menganalisa kebutuhan energi

listrik pada proses pengolahan

kelapa sawit di (PKS) PTPN

IV Unit Usaha Adolina.

LANDASAN TEORI

2.1 Tanaman Kelapa Sawit

Kelapa sawit merupakan tanaman

dengan nilai ekonomis yang cukup

tinggi, karena merupakan salah-satu

tanaman penghasil minyak nabati.

Kelapa sawit termasuk tumbuhan

pohon, tingginya dapat mencapai 24

meter, bunga dan buahnya berupa

tandan, serta bercabang banyak.

Buahnya kecil dan apabila masak,

berwarna merah kehitaman. Daging

buahnya padat mengandung minyak

yang digunakan sebagai bahan

minyak goreng, sabun, dan lilin.

Ampasnya dimanfaatkan untuk

makanan ternak, khususnya sebagai

salah satu bahan pembuatan makanan

ayam dan tempurungnya digunakan

sebagai bahan bakar dan arang.

Tanaman kelapa sawit memiliki

dua bagian, antara lain:

1. Bagian Generatif

Bagian Generatif merupakan

bagian dari kelapa sawit yang

meliputi akar, batang dan daun.

2. Bagian Vegetatif

Bagian Vegetatif meliputi bunga

dan buah. Cangkang, Serabut

(fibre) dan tandan kosong sawit

(TKS) berasal dari buah kelapa

sawit.

Hampir sebagian besar tanaman

kelapa sawit unggul untuk

kepentingan komersial adalah

berjenis Tenera yang dihasilkan

dengan menyilangkan benih Dura dan

Psifera terpilih. Tenera memiliki

produksi dan rendeman tinggi, serta

pengolahannya tidak merusak mesin.

2.2 Limbah Padat Kelapa Sawit

Energi biomassa limbah padat

kelapa sawit merupakan salah satu

sumber energi terbarukan yang dapat

menjawab kebutuhan energi

Page 126: YATNO - repository.umsu.ac.id

alternatif. Limbah kelapa sawit ini

memiliki kandungan kalori yang

cukup tinggi dan terdiri dari:

1. Cangkang

2. Serabut

3. Tankos (Tandan Kosong)

Tabel 1. Nilai Kalor Limbah Padat

Kelapa Sawit

Jenis Limbah Kalori

Cangkang 3890 kkal/kg

Serabut 2309 kkal/kg

Tankos 2250 kkal/kg

(Sumber: PKS Adolina, 2015)

2.3 Ketel Uap (Boiler) Pada Pabrik

Kelapa Sawit

Dalam pabrik kelapa sawit ketel

uap (Boiler) merupakan jantung dari

sebuah pabrik kelapa sawit. Dimana,

ketel uap ini lah yang menjadi sumber

tenaga dan sumber uap yang akan

dipakai untuk mengolah kelapa sawit.

Ketel uap merupakan suatu alat

konversi energi yang merubah air

menjadi uap dengan cara pemanasan

dan panas yang dibutuhkan air untuk

penguapan diperoleh dari pembakaran

bahan bakar pada ruang bakar ketel

uap.

Sebagian besar ketel uap yang

digunakan pada pabrik kelapa sawit

adalah ketel uap yang menghasilkan

uap superheated, dimana uap ini

digunakan pertama kali untuk

memutar turbin sebagai pembangkit

tenaga listrik kemudian sisa uap dari

pembangkit tersebut digunakan

sebagai pemanasan TBS pada

sterilizer. Menurut jenisnya ketel uap

terbagi menjadi 2 bagian yaitu, ketel

pipa air dan ketel pipa api. Ketel yang

digunakan pada pabrik kelapa sawit

adalah ketel pipa air, maksudnya

adalah air berada didalam pipa

dipanaskan oleh api yang berada

diluar pipa air.

Gambar 1. Boiler dan Sirkulasi Air

Pada Pipa Ketel Uap

2.4 Proses Konversi Energi

Limbah Padat Kelapa Sawit

Untuk memperoleh energi listrik

terdapat tahapan-tahapan dari sumber

bahan bakar menjadi energi listrik.

Dari Gambar 2 terlihat bahwa

cangkang dan serabut dimasukkan ke

dalam ruang bakar digunakan sebagai

bahan bakar untuk memanaskan ketel

uap sehingga menghasilkan uap yang

betekanan tingggi.

Ketel uap yang digunakan dalam

proses pembakaran limbah ini adalah

tipe khusus yang menggunakan

sistem grate. Berbeda dengan bahan

bakar lain yang tidak menggunakan

sistem grate. Cangkang dan serabut

ini dalam penggunaannya

menggunakan 25% cangkang dan

serabut 75%, hal ini dikarenakan

spesifikasi boiler. Bila

penggunaannya tidak sesuai maka

Page 127: YATNO - repository.umsu.ac.id

akan merusak grate-nya. Setelah dari

pembakaran cangkang dan serabut

akan memanaskan air sehingga

menghasilkan uap. Uap yang

bertekanan tinggi dari boiler (20

kg/cm2 280 C) mengalir melalui

nozzle yang sekalius mengurangi

tekanan uap sampai menjadi

bertekanan (19 kg/cm2 260 C) diatur

dengan efisiensi 85%. Poros turbin

berputar dengan kecepatan yang

cukup tinggi direduksi kecepatan

putarnya oleh reduction gear yang

dipasang antara turbin dan generator

sehingga diperoleh sinkronissi

kecepatan anatara turbin dan

generator. Dan karena generator

berputar maka akan menimbulkan

medan magnet listrik sehingga akan

membangkitkan tenaga listrik.

Gambar 2. Proses Konversi Limbah

Padat Menjadi Energi Listrik dan

Energi Uap Panas (Kalor)

2.5 Energi Listrik

Energi merupakan hal yang

terpenting dalam suatu industri,

termasuk industri pertanian. Dalam

kegiatan usaha industri diperlukan

input produksi pada tiap-tiap tahapan

proses.

Energi yang sering digunakan

dalam bidang industri adalah energi

listrik. Hal ini dikarenakan energi

listrik memilki keunggulan sebagai

berikut :

1. Efisiensi tinggi.

2. Peralatan penggerak lebih kecil.

3. Mudah dalam instalasinya.

4. Putaran lebih mudah diatur.

Secara umum energi listrik

didekati dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut :

Dimana :

EL = Energi listrik (kJ/kg)

P = Daya peralatan/motor (kW)

Efm = Faktor Efisiensi (%)

Pf = Faktor Daya (%)

M = Kapasitas produksi (kg/jam)

Sedangkan untuk menghitung

daya listrik (fasa tiga) digunakan

rumus:

P = √ x V x I x Cos φ

Dimana:

P = Daya listrik (kW)

V = Tegangan (volt)

I = Arus (ampere)

Cos φ = Faktor daya

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan sejak

12 Oktober 2015 s/d 12 November

Page 128: YATNO - repository.umsu.ac.id

2015 yang meliputi studi pustaka,

pengambilan data, dan analisis data.

Sedangkan tempat penelitian di (PKS)

PTPN IV Unit Usaha Adolina,

Kecamatan Perbaungan, Sumatera

Utara.

3.2 Flowchart

Adapun flowchart penyusunan

pada tugas akhir ini adalah sebagai

berikut:

Gambar 3. Flowchart Penyusunan

Tugas Akhir

Sedangkan, flowchart langkah

penelitian sebagai berikut:

Gambar 4. Flowchart Langkah

Penelitian

Menentukan

Topik Penelitian

Laporan

Tugas Akhir

Pembuatan Proposal

Studi Literatur

Penelitian dan

Pengambilan Data

Analisa

Data

Mulai

Selesai

Ya

Tidak

Mulai

Potensi Kelapa Sawit

(PKS) PTPN IV Unit

Usaha Adolina

Limbah Padat Kelapa Sawit

(Ketersediaan Cangkang

dan Serabut)

Tekanan Uap

20 Bar

(18 – 20 ton

Uap/jam)

Turbin Uap

Generator

(Menghasilkan Energi Listrik 974 kWh)

Proses Pengolahan Kelapa Sawit

(PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina

Selesai

Tidak

Ya

Bahan Bakar Boiler

(5402,12 kg/jam)

Tidak

Page 129: YATNO - repository.umsu.ac.id

ANALISA DAN HASIL

PEMBAHASAN

4.1 Analisa Pemanfaatan Limbah

Padat Kelapa Sawit Sebagai

Bahan Bakar Boiler

(PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina mempunyai kapasitas

pengolahan pabrik sebesar 30 ton

TBS/jam. Bahan bakar yang

dihasilkan dari limbah padat kelapa

sawit (LPKS) berupa cangkang,

serabut, dan tankos (tandan kosong).

Namun yang dimanfaatkan menjadi

bahan bakar boiler hanya cangkang

dan serabut.

Untuk mengetahui jumlah

potensi limbah padat kelapa sawit

(LPKS) menjadi bahan bakar boiler

pada PLTU di (PKS) PTPN IV Unit

Usaha Adolina, akan diuraikan

perhitungan sebagai berikut:

1. Perhitungan Ketersediaan Bahan

Bakar Cangkang

Produksi:

= 30,0000 Kg TBS/jam x 6 %

= 1800 Kg/jam

2. Perhitungan Ketersediaan Bahan

Bakar Serabut

Produksi:

= 30,000 Kg TBS/jam x 14 %

= 4200 Kg/jam

Maka, total ketersediaan bahan

bahan bakar cangkang dan serabut

adalah :

Biomassa:

= Cangkang + Serabut

= 1800 Kg/jam + 4200 Kg/jam

= 6000 Kg/jam

Dari perhitungan diatas dapat

dikatakan jumlah bahwa potensi

produksi limbah padat kelapa sawit di

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

cukup besar. Dengan kapasitas olah

pabrik 30 ton TBS/jam (30,000 kg

TBS/jam) dihasilkan limbah padat

kelapa sawit (LPKS) cangkang

sebesar 1800 kg/jam dan serabut

sebesar 4200 kg/jam. Maka, total

ketersediaan bahan bahan bakar

cangkang dan serabut sebesar 6000

kg/jam.

Hasil perhitungan jumlah potensi

produksi cangkang dan serabut di

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

dapat dilihat pada Tabel 2 berikut:

Tabel 2. Jumlah Potensi Produksi

Cangkang Dan Serabut

Kebutuhan bahan bakar boiler

dapat diketahui melalui perhitungan

dengan menggunakan rumus

perhitungan kebutuhan bahan bakar

boiler (dokumen internal PKS

Adolina). Adapun perhitungan

kebutuhan bahan bakar boiler adalah

sebagai berikut:

Diketahui :

Kapasitas uap boiler (Mu) = 20000

kg Uap/jam

Page 130: YATNO - repository.umsu.ac.id

Efesiensi teknis boiler (%) = 85 %

Nilai kalor cangkang (NK) = 3890

kkal/kg

Nilai kalor serabut (NK) = 2309

kkal/kg

= 620,87 kkal/kg

Perhitungan :

a. Komposisi antara cangkang dan

serabut dalam 1 kg bahan umpan

boiler yaitu 25 % : 75 %. Maka

nilai kalor bahan bakar umpan

yaitu :

= (0,25 x 3890) + (0,75 x 2309)

= 2704,25 kkal/kg

b. Kebutuhan bahan bakar boiler

Gbb =

=

= 5402,12 kg/jam

Dengan komposisi yaitu:

Cangkang

= 0,25 x 5402,12 kg/jam

= 1350,53 kg/jam

Serabut

= 0,75 x 5402,12 kg/jam

= 4051,59 kg/jam

c. Sisa bahan bakar

Ketersediaan bahan bakar

= 6000 kg/jam

- Cangkang = 1800 kg/jam

- Serabut = 4200 kg/jam

Kebutuhan bahan bakar

= 5402,12 kg/jam

Sisa bahan bakar

= 6000 - 5402,12

= 597,88 kg/jam

- Cangkang

= 1800 - 1350,53 kg/jam

= 449,47 kg/jam

- Serabut

= 4200 - 4051,59 kg/jam

= 148,41 kg/jam

Dari perhitungan diatas dapat

dilihat nilai kalor cangkang dan

serabut yang diperoleh masing-

masing yaitu sebesar 3890 kkal/kg

dan 2309 kkal/kg. Nilai kalor

cangkang dan serabut diperoleh

dengan perhitungan menggunakan

rumus yang telah digunakan oleh

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina.

Perhitungan kebutuhan bahan bakar

boiler yaitu sebesar 5402,12 kg/jam

dengan komposisi cangkang 1350,53

kg/jam dan serabut 4051,59 kg/jam.

Perbedaan jumlah kebutuhan bahan

bakar boiler dengan bahan bakar yang

dihasilkan mengakibatkan adanya sisa

bahan bakar cangkang dan serabut

sebesar 597,88 kg/jam dengan

komposisi cangkang sebesar 449,47

kg/jam dan serabut sebesar 148,41

kg/jam.

Tabel 3. Perbandingan Ketersediaan

Bahan Bakar Terhadap Kebutuhan

Bahan Bakar Boiler

Page 131: YATNO - repository.umsu.ac.id

Untuk mengetahui bagaimana

proses pengambilan cangkang dan

serabut pada pengolahan kelapa

sawit di (PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina, dapat dilihat Gambar 5 di

bawah ini:

Gambar 5. Proses Pengambilan

Cangkang Dan Serabut

4.2 Analisa Kebutuhan Energi

Listrik Pada Proses

Pengolahan Kelapa Sawit

Dari pengamatan alat ukur yang

terpasang pada panel utama di

stasiun kamar mesin, diperoleh data-

data nilai arus listrik terukur,

tegangan listrik terukur, dan cos φ

terukur. Dari data-data yang telah

diperoleh, maka dapat dilakukan

perhitungan untuk mendapatkan

besarnya daya listrik terukur

(kW/jam) pada setiap stasiun-stasiun

pengolahan dalam sistem kelistrikan

tiga fasa dengan meggunakan rumus:

P = √ x V x I x Cos φ

Dimana:

P = Daya listrik (kW/jam)

V = Tegangan (volt)

I = Arus (ampere)

Cos φ = Faktor daya

Perhitungan daya listrik terukur

pada panel listrik utama adalah

sebagai berikut:

1. Perhitungan Daya Listrik Terukur

Pada Kegiatan Pengolahan TBS

a. Stasiun Penerimaan Buah &

Perebusan

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 162 A x 0,8

= 83,72 kW/jam

b. Stasiun Penebahan

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 88 A x 0,8

= 45,47 kW/jam

c. Stasiun Pengempaan

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 240 A x 0,8

= 124,03 kW/jam

d. Stasiun Pemurnian Minyak

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 238 A x 0,8

= 122,99 kW/jam

e. Stasiun Pengolahan Biji

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 230 A x 0,8

= 118,86 kW/jam

2. Perhitungan Daya Listrik Terukur

Pada Kegiatan Sarana Pendukung

a. Penyediaan Energi

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 200 A x 0,8

= 103,36 kW/jam

b. Penyediaan Air

P = √ x V x I x Cos φ

= 1,7 x 380 V x 102 A x 0,8

= 52,71 kW/jam

Page 132: YATNO - repository.umsu.ac.id

Hasil perhitungan daya listrik

terukur pada panel listrik utama

dapat dilihat pada Tabel 4 berikut:

Tabel 4. Persentase Kebutuhan

Energi Listrik Terhadap Jumlah

Kegiatan Pada Setiap Kegiatan

Proses Pengolahan Kelapa Sawit

Gambar 6. Grafik Kebutuhan Energi

Listrik Pada Proses Pengolahan

Kelapa Sawit di (PKS) PTPN IV

Unit Usaha Adolina

Pengamatan pada turbin uap no.

2 dan no. 3 (lihat Tabel 4.6)

diketahui bahwa total jumlah output

energi listrik sebesar 974 kW/jam

(kWh), sedangkan kebutuhan energi

listrik pada proses pengolahan kelapa

sawit sebesar 651,14 kWh (lihat

Tabel 4.4), maka dapat disimpulkan

bahwa kebutuhan daya listrik pada

proses pengolahan kelapa sawit di

(PKS) PTPN IV Unit Usaha Adolina

sudah terpenuhi (cukup). Sedangkan

kebutuhan daya listrik di luar

pengolahan kelapa sawit dapat

dikatakan sudah terpenuhi, jika

melihat kebutuhan listrik di luar

pengolahan kelapa sawit untuk

pabrik berkapasitas 30 ton TBS/jam

adalah ± 200 kWh - 300 kWh (PKS

Adolina).

Perbandingan kebutuhan energi

listrik pada proses pengolahan kelapa

sawit terhadap output listrik turbin

uap di (PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina dapat dilihat pada Tabel 5 di

bawah ini:

Tabel 5. Perbandingan Kebutuhan

Energi Listrik Terhadap Output

Listrik Turbin Uap

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan

analisa data yang telah dilakukan

83.72

45.47

124.03 122.99 118.86

103.36

52.71

0

20

40

60

80

100

120

140

St. 1 St. 2 St. 3 St. 4 St. 5 St. 6 St. 7

Kebutuhan Energi Listrik (kWh)

Page 133: YATNO - repository.umsu.ac.id

dalam penelitian ini dapat

disimpulkan beberapa hal sebagai

berikut:

1. (PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina memanfaatkan LPKS

berupa ampas serabut (fiber) &

cangkang (shell) sebagai bahan

bakar pada stasiun boiler sehingga

menghasilkan uap guna

pembangkitan tenaga listrik untuk

menggerakkan mesin-mesin

pabrik pada proses pengolahan

kelapa sawit. Sedangkan potensi

jumlah bahan bakar yang

dihasilkan dari LPKS dengan

kapasitas pabrik 30 ton TBS/jam

sebesar 6000 kg/jam, dan

kebutuhan bahan bakar boiler

yang digunakan sebesar 5402,12

kg/jam, maka kelebihan bahan

bakar cangkang dan serabut

sebesar 597,88 kg/jam.

2. Total output energi listrik dari

turbin uap sebesar 974 kWh,

sedangkan kebutuhan energi

listrik sebesar 651,14 kWh, maka

dapat disimpulkan bahwa

kebutuhan energi listrik pada

proses pengolahan kelapa sawit di

(PKS) PTPN IV Unit Usaha

Adolina sudah terpenuhi (cukup).

DAFTAR PUSTAKA

[1] Arifin, Zainul. 2015. Buku

Pintar Pabrik Kelapa Sawit.

https://pakinyo46.files.wordpres

s.com/2012/09/buku-pintar.pdf

[2] Direktorat Jenderal Perkebunan.

2014. Statistik Perkebunan

Indonesia Komoditas Kelapa

Sawit 2013 – 2015. Jakarta.

[3] Ditjen PPHP. 2006. Pedoman

Pengelolaan Limbah Industri

Kelapa Sawit. Subdit

Pengelolaan Lingkungan,

Direktorat Pengolahan hasil

Pertanian, Departemen

Pertanian. Jakarta.

[4] Dokumen Intern PT. Perkebunan

Nusantara (Persero). 2009. Buku

Panduan Pedoman Operasional

Pengolahan Kelapa Sawit

(Bagian Pengolahan). Medan,

Sumatera Utara.

[5] Emmoy, Ivan. 2013. Kelistrikan

Pabrik Kelapa Sawit.

https://ivanemmoy.wordpress.co

m/2013/11/29/kelistrikan-

kelapa-sawit/

[6] Inayah, Tisah Afiatul. 2013.

Audit Energi Pada Proses

Produksi CPO (Crude Palm Oil)

Di PMKS PT. Condong Garut,

Jawa Barat. Skripsi. Departemen

Teknik Mesin dan Biosistem,

Fakultas Teknologi Pertanian,

IPB. Bogor.

[7] Kurnia, Angga, dkk. 2015.

Proses Pembuatan Minyak

Kelapa Sawit Di PT. Perkebunan

Nusantara IV Unit Usaha

Adolina Perbaungan-Sumatera

Utara. Laporan Kerja Praktek.

Jurusan Teknik Mesin, STTH.

Medan.

[8] Kusuma, Indra Permata. 2011.

Studi Pemanfaatan Biomassa

Limbah Kelapa Sawit Sebagai

Bahan Bakar Pembangkit Listrik

Tenaga Uap Di Kalimantan

Selatan (Studi Kasus Kabupaten

Tanah Laut). Skripsi. Jurusan

Teknik Elektro, Fakultas

Page 134: YATNO - repository.umsu.ac.id

Teknologi Industri, ITS.

Surabaya.

[9] Loekito, Henry. 2002. Teknologi

Pengelolaan Limbah Industri

Kelapa sawit. Jurnal Teknologi

Lingkungan, Vol. 3, No. 3.

[10] Marsudi, Djiteng. 2005.

Pembangkitan Energi Listrik.

Erlangga. Jakarta.

[11] Mustikaningsih, Ika Sapto.

1996. Analisis Konsumsi

Energi Pada Proses Pengolahan

Kelapa Sawit (PKS) Kertajaya,

PTP. XI, Banten Selatan.

Skripsi. Jurusan Mekanisasi

Pertanian, Fakultas Teknologi

Pertanian, IPB. Bogor.

[12] Saragih, Riyan Pratama. 2014.

Perhitungan Kebutuhan Bahan

Bakar Boiler Pada Pembangkit

Listrik Tenaga Biomassa Sawit

(PLTBS) Sei Mengke. Skripsi.

Program Studi Teknik Elektro,

Fakultas Teknik, UMSU.

Medan.

[13] Sekretariat Jendral

Perindustrian. 2007. Gambaran

Sekilas Industri Minyak

Kelapa Sawit. Departemen

Perindustrian. Jakarta Selatan.

[14] Sunarwan, Bambang dan

Riyadi Juhana. 2013.

Pemanfaatan Limbah Sawit

Untuk Bahan Bakar Energi

Baru Dan Terbarukan (EBT)

(Studi Kasus: Limbah Produksi

Sawit Daerah Kabupaten

Boven Digonel Papua). Jurnal

Tekno Insentif Kopwil 4,

Volume 7, No. ISSN: 1907-

4964, halaman 1 s.d. 14.

[15] Suyitno. 2011. Pembangkit

Energi Listrik. Rineke Cipta.

Jakarta.

[16] . 2012. Ketel Uap

Boiler Di Pabrik Kelapa Sawit.

http://belajarsawit.blogspot.co

m/2012/12/ketel-uap-boiler-di-

pabrik-kelapa-sawit.html